| 研究概要 |
新規ウルトラマイクロ電極群を作製することにより,従来は困難であった高分子電解質/電極触媒界面の電気化学計測を簡便に行える電気化学計測システムを構築した。抵抗率の大きな固体高分子電解質においてマイクロ電極はiを小さくできるためiR降下の少ない電気化学計測を可能とした。また集合型のマイクロ電極を用いることで,電極触媒の関与する反応機構を明らかにした。結果的に本研究により,固体高分子形燃料電池(PEFC)の計測に資する技術が構築された。主な研究成果は,以下の通りである。まず,集積化マイクロ電極を創製し,ガスフェーズの電極反応を計測できるようにした。また,マイクロアレー電極を使用して,ナフィオン膜のイオン伝導性に及ぼす水および水とアルコール混合比の影響が明確にされた。これは,PEFCならびに直接メタノール形燃料電池(DMFC)の運転に際して基礎特性となるものである。またマイクロアレー電極を用いて,メタノール電極酸化反応の反応中間体を電気化学的に検出することに初めて成功した。このような計測には,通常回転リング-ディスク電極が使用されるが,中間体の検出の報告はなく,今回の検出によりDMFCの燃料極反応機構の理解が進展した。次に,多孔質マイクロディスク電極(電極先端をエッチングにより空洞を設けそこに粉体を充填する)を作製し,これまで単独で計測することが難しかったサブミクロン径の電極触媒の,簡便な電気化学計測が可能となった。さらに,多孔性マイクロリング電極を作製し,先端に高分子電解質/電極触媒の積層構造を形成できるようにし,膜電極構造体(MEA)の電気化学計測を可能にした。以上のように,複数の新規ウルトラマイクロ電極の設計と作製により,従来から困難とされてきた高分子電解質/電極触媒界面の電気化学研究が大きく進展した。
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