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燃料電池用次世代材料:触媒・電解質一体型ナノファイバーの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18286
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所 (2017)
公益財団法人神奈川科学技術アカデミー (2016)

研究代表者

黒木 秀記  地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 高効率燃料電池開発グループ, サブリーダー (70716597)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード固体高分子形燃料電池 / プロトン伝導体 / 白金合金触媒 / ナノネットワーク / 酸素還元反応 / カーボンフリー / 触媒層 / 三相界面 / ナノファイバー / ナノ粒子連結ネットワーク / 燃料電池 / 触媒 / ネットワーク / プロトン伝導 / 白金合金 / 超臨界
研究成果の概要

本研究は、固体高分子形燃料電池の触媒層に求められる全ての機能(プロトン伝導性、導電性、触媒活性)を単一の材料に集約化したカーボンフリー触媒・電解質一体型ナノファイバーを提案・実証した。本材料は、プロトン伝導性ナノファイバー表面を白金合金ナノ粒子が融着したナノネットワークで被覆した構造を有するため、効果的な三相界面形成が可能である。本研究では、耐熱性の高いZr系無機プロトン伝導性ナノファイバーを作製し、さらに、その表面を高い酸素還元活性を示すPt-Feナノネットワークで被覆した一体型材料の開発に成功した。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Refined Structural Analysis of Connected Platinum?Iron Nanoparticle Catalysts with Enhanced Oxygen Reduction Activity2018

    • 著者名/発表者名
      Kuroki Hidenori、Tamaki Takanori、Matsumoto Masashi、Arao Masazumi、Takahashi Yohei、Imai Hideto、Kitamoto Yoshitaka、Yamaguchi Takeo
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 1 号: 2 ページ: 324-330

    • DOI

      10.1021/acsaem.7b00295

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanostructural Control and Performance Analysis of Carbon-free Catalyst Layers using Nanoparticle-connected Hollow Capsules for PEFCs2016

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, and Takeo Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society

      巻: 163(8) 号: 8 ページ: F927-F932

    • DOI

      10.1149/2.0971608jes

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 原子配列規則度制御によるPtFeナノ粒子連結触媒の酸素還元特性向上2018

    • 著者名/発表者名
      藤田遼介、黒木秀記、田巻孝敬、山口猛央
    • 学会等名
      化学工学会第83年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] PEFC高出力化へ向けたカーボンフリーナノ粒子連結カプセル触媒層の構造制御2017

    • 著者名/発表者名
      黒木秀記、Vishal Dhavale、田巻孝敬、山口猛央
    • 学会等名
      化学工学会第82年会
    • 発表場所
      芝浦工業大学 豊洲キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 超臨界流体処理による燃料電池用白金合金ナノ粒子連結触媒の開発2017

    • 著者名/発表者名
      黒木秀記
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会超臨界流体部会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 白金合金ナノ粒子連結触媒を用いた次世代燃料電池カーボンフリー触媒層の開発2017

    • 著者名/発表者名
      黒木秀記、山口猛央
    • 学会等名
      分離技術会年会2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural Control of Carbon-free Catalyst Layer using Connected Platinum-Iron Catalyst for Improved Mass-transport in Polymer Electrolyte Fuel Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kuroki、Vishal M. Dhavale、Takanori Tamaki、Takeo Yamaguchi
    • 学会等名
      232nd Meeting of The Electrochemical Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PEFC用白金合金ナノ粒子連結触媒の酸素還元特性の向上へ向けた規則度の制御2017

    • 著者名/発表者名
      藤田遼介、黒木秀記、田巻孝敬、山口猛央
    • 学会等名
      化学工学会第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pt-Feナノ粒子連結酸素還元触媒の構造制御および表面吸着酸素種の解析2016

    • 著者名/発表者名
      黒木秀記、田巻孝敬、中西志歩、松本匡史、荒尾正純、今井英人、北本仁孝、山口猛央
    • 学会等名
      第57回電池討論会
    • 発表場所
      幕張メッセ 国際会議場(千葉県)
    • 年月日
      2016-11-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural Effects on Oxygen Reduction Activity of Carbon-Free Connected Platinum-Iron Nanoparticle Catalysts2016

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Shiho Nakanishi, Masashi Matsumoto, Masazumi Arao, Kei Kubobuchi, Hideto Imai, Yoshitaka Kitamoto, and Takeo Yamaguchi
    • 学会等名
      PRiME2016
    • 発表場所
      ハワイコンベンションセンター(米国ハワイ州ホノルル)
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池用Pt-Feナノ粒子連結触媒の酸素還元活性と精密構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      黒木秀記、田巻孝敬、中西志歩、松本匡史、荒尾正純、久保渕啓、今井英人、北本仁孝、山口猛央
    • 学会等名
      化学工学会第48回秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学 常三島キャンパス(徳島県)
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] ナノ粒子連結触媒に関するもの(未公開)2018

    • 発明者名
      山口猛央、藤田遼介、黒木秀記、田巻孝敬
    • 権利者名
      神奈川県立産業技術総合研究所、東京工業大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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