• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Research and development of mixed-anion compounds as efficient oxygen evolution electrocatalysts

Research Project

Project/Area Number 19K15678
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 36020:Energy-related chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Miyahara Yuto  京都大学, 工学研究科, 助教 (60807816)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords二次電池 / 水電解 / 酸素発生触媒 / 複合アニオン化合物 / 酸素発生反応 / 電極触媒 / 電気化学
Outline of Research at the Start

水素生成デバイスとして普及が期待されているアルカリ水電解装置の課題の一つは、酸素発生反応速度が非常に遅いことであり、高活性な酸素発生触媒の利用が不可欠である。現在までに、陽イオン組成に着目した触媒探索が活発である一方、陰イオン組成に着目したものは非常に少ない。複合アニオン化合物の一つであるペロブスカイト酸塩化物が高い触媒活性を有することから、本化合物を対象とした酸素発生触媒の高活性化と触媒設計指針の獲得を目指す。

Outline of Final Research Achievements

Alkaline water electrolyzers and metal-air rechargeable batteries, which use electrochemical oxygen evolution reaction (OER), are attractive energy conversion devices due to their environmentally friendliness. In this research, I focused on mixed-anion compounds for efficient OER electrocatalysts. In addition to perovskite oxychlorides, which we have found highly active, oxyfluorides and oxynitrides also showed higher OER activities than the corresponding oxides. Through characterizations, we proposed that the OER on the oxychlorides took place via a novel dual-site pathway. The selection of transition-metal cations was also an important factor to obtain high OER activity, and therefore proper combination of effective cation and anion will further enhance the OER activity. By using the highly active mixed-anion catalyst, the OER overpotential was successfully reduced by 200 mV compared with a corresponding conventional oxide catalyst.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アニオン組成に着目した酸素発生触媒の検討は世界的にも珍しく、高活性化の要因と併せて明確にすることで触媒探索の可能性を拡げることができた。本研究によって得られた知見は高活性な酸素発生触媒の創製へ向けた新たな設計指針を提供するものであり、上記デバイスの普及へ向けて有益な成果が得られたといえる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Influence of Chemical Operation on the Electrocatalytic Activity of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ for the Oxygen Evolution Reaction2022

    • Author(s)
      Inoue Yuta、Miyahara Yuto、Miyazaki Kohei、Kondo Yasuyuki、Yokoyama Yuko、Abe Takeshi
    • Journal Title

      Journal of The Electrochemical Society

      Volume: 169 Issue: 1 Pages: 010518-010518

    • DOI

      10.1149/1945-7111/ac4299

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dual-Site Catalysis of Fe-Incorporated Oxychlorides as Oxygen Evolution Electrocatalysts2020

    • Author(s)
      Miyahara Yuto、Fukutsuka Tomokazu、Abe Takeshi、Miyazaki Kohei
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 32 Issue: 19 Pages: 8195-8202

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.0c01674

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Oxygen Electrocatalysis on Perovskite Oxyhalides in Alkaline Media2022

    • Author(s)
      Yuto Miyahara, Kohei Miyazaki, Takeshi Abe
    • Organizer
      International Core-to-Core Conference on Mixed Anion Research for Energy Conversion
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ペロブスカイト構造を有する酸素発生触媒における活性変化挙動解析2021

    • Author(s)
      井上雄太、宮原雄人、宮崎晃平、近藤靖幸、横山悠子、安部武志
    • Organizer
      2021年電気化学会秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸素電極用複合触媒における炭素材料の触媒活性および耐久性評価2021

    • Author(s)
      倪佳媛, 宮原雄人, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      第48回炭素材料学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] アルカリ水溶液中における複合アニオン化合物の酸素電極触媒特性2021

    • Author(s)
      宮原雄人, 沖田祥理, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      第62回電池討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ペロブスカイト型酸素発生触媒における活性変化挙動解析2021

    • Author(s)
      井上雄太, 宮原雄人, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      第62回電池討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ空気極触媒における活性挙動のpH依存性2021

    • Author(s)
      井上雄太, 宮原雄人, 宮崎晃平, 李昌熹, 安部武志
    • Organizer
      電気化学会第89回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 酸素電極用複合触媒におけるカーボン担体が触媒活性および耐久性に与える影響2021

    • Author(s)
      倪佳媛, 宮原雄人, 宮崎晃平, 李昌熹, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      電気化学会第89回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 備長炭電池の化学と炭素系空気極触媒の研究動向2021

    • Author(s)
      宮原雄人
    • Organizer
      第134回黒鉛化合物研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] アルカリ水溶液における酸素電極用カーボン担体の触媒活性と耐久性に与える影響2021

    • Author(s)
      倪佳媛, 宮原雄人, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      電気化学会第88回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Oxygen Electrocatalysis on Mixed-Anion Perovskite Compounds in Alkaline Media2020

    • Author(s)
      Y. Miyahara, K. Miyazaki, K. Yoshida, Y. Kondo, Y. Yokoyama, T. Abe
    • Organizer
      PRiME2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アルカリ水溶液中における酸素電極用炭素材料の触媒活性と耐久性2020

    • Author(s)
      Jiayuan Ni, 近藤靖幸, 横山悠子, 宮原雄人, 宮崎晃平, 安部武志
    • Organizer
      第61回電池討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 水系電解質を用いた次世代二次電池に関する研究2020

    • Author(s)
      宮原雄人
    • Organizer
      大阪電気通信大学エレクトロニクス基礎研究所ワークショップ~二次電池とキャパシタの開発・研究の新展開~
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] アルカリ水溶液中における複合アニオン化合物の酸素電極触媒活性2020

    • Author(s)
      沖田祥理, 宮原雄人, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      電気化学会第87回大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] アルカリ溶液中における酸化物系空気極触媒中の炭素材料が触媒特性に及ぼす影響2019

    • Author(s)
      宮原雄人, NI Jiayuan, 宮崎晃平, 近藤靖幸, 横山悠子, 安部武志
    • Organizer
      第46回炭素材料学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi