2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of non-platinum carbon-free catalyst without the use of ammonia gas pyrolysis
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26420132
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
千坂 光陽 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (20513310)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 酸素還元反応 / 非白金 / 酸化チタン / チタン酸窒化物 / 固体高分子形燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2016年度は、下記二項目を実施し全酸化物触媒の合成・評価を進めた。
（1）活性点の解明と担体フリーチタン酸窒化物触媒合成条件の最適化
前年度はチタン酸窒化物触媒を導電性酸化物Ti4O7に担持し、発電実験まで実施した。その活性向上への指針を確立するには担体由来の活性と触媒の活性を切り分ける必要があるため、本年度は担体を用いずにフッ化チタンもしくはフッ化ジルコニウムを利用して活性発現要因を探索した。フッ化ジルコニウムを利用して合成したジルコニウム酸窒化物触媒からは一切活性が得られず、窒素源として利用している尿素由来の炭素成分ではなく、チタン酸窒化物から活性が得られていることを明確化した。昨年度までに開発した簡易燃焼法では、最初に触媒原料を水中で混合し、酸化チタンの粒径をナノメートルオーダーに制御することを目的として、水酸化物が形成するとされるpH<1となるよう塩酸を添加してから加熱していた。本年度は分散液における塩酸の濃度が活性発現に支配的であり、チタン源は支配的でないことを解明した。その濃度を0.5 mol/dm3以上に制御することで、窒素原子の置換導入量が増加し、活性が最大化することがわかった。一方、熱処理時の雰囲気を不活性ガスから還元性ガスに変更したところ、触媒の凝集により活性評価自体が困難になった。
（2）チタン酸窒化物担持Ti4O7触媒を利用した発電実験
触媒使用量の制御により、前年度よりも発電性能が向上した。今後触媒層構造を最適化することで、触媒の持つ活性を最大限有効利用した発電性能が得られると期待される。一方、膜電極接合体ならびにグラッシーカーボン電極上に作製した触媒層を用い厚み評価を試みたが、いずれもありのままの断面観察が困難で定量的な測定に至らなかった。触媒層厚み測定用試料の調製が、今後の課題として残った。
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Research Products
(8 results)
