2015 Fiscal Year Annual Research Report
Pt溶解と析出機能を内蔵した環境負荷のない燃料電池発電システム
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26550060
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
梅田 実 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20323066)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 環境負荷低減 / クローズド化 / 燃料電池技術応用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池(PEFC)を使用後に解体して電極触媒であるPtを回収する方法として，高濃度酸である王水を用いて溶解する方法が確立されている。当研究グループでは，希硫酸溶液にH2O2を加えて電位制御することでPtを高速溶解する技術を開発した。前年度はこれに金属イオンを添加することで，Pt溶解速度が10倍以上に増大することを見出した。本年度は，効果的な金属イオンにFe2+を限定し，Pt高速溶解を生ずる機構と電位の関係を明らかにするとともに，環境負荷の少ないPtリサイクルプロセスを提示する。
電気化学水晶振動子マイクロバランス法(EQCM)を用いてFe2+とH2O2が共存する硫酸水溶液中でPtの電気化学溶解について研究した。まずH2O2を含む硫酸水溶液中でPt電極の重量減少を調べたところ，1.36 / 0.36 V vs. RHE間の電位ステップが４回目の卑電位ステップ以降で顕著なPt溶解が観測され，それはFe2+の添加でさらに加速された。Fe2+の添加による３回までの電位ステップ下のPt電極重量の増減はさらに増した。このことは，Pt電極表面のラフネスが端的に増えたことを表している。この現象については，H2O2の分解量が増えたことでO2発生量が増大したことによると考えられる。結果的に，Pt酸化体が還元溶解する過程はPt原子の再配列が関与することが分かった。これらによりFe2+とH2O2が共存する環境下でPtが高速溶解する機構が説明された。このように，0.36 V vs. RHEの還元電位でPtの高速溶解が生ずる。これを水素酸化と組み合わせると，電力消費量を最小にしてPt溶解と回収を行うことが可能になる。以上，本研究の遂行により低濃度酸性水溶液中で，Ptを高速溶解ならびに回収するPtリサイクルの要素技術に関する研究が進展した。
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