| 研究課題/領域番号 |
20K05157
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
今林 慎一郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50251757)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 水和型酸化イリジウム / 電析法 / 電析速度 / OER活性 / OER耐性 / 酸化イリジウム / 電析技術 / 酸素発生反応活性 / 酸素発生反応耐性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は現在主に使用される焼成法より優れた酸素発生反応（OER）活性と匹敵するOER耐性を兼備するIrOxを形成可能な電析方法の開発を目標とする。これまでの研究から得られた新規な電析方法について、電析液の組成および電析膜の熱処理条件を液安定性、電析の速度とファラデー効率、OER活性と耐性の点から最適化すると同時に、電析の活性種や反応、水和型IrOxのOER耐性を支配する因子などについて学術的、基礎的な理解を深化させる。さらに、確立した電析方法で形成した水和型IrOxのOER活性および耐性を焼成法で形成した非水和型IrO2と比較することで、本研究の方法の優位性を明確にする。
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| 研究成果の概要 |
多くの研究で利用されている酸化イリジウム電析液（山中液）の組成を、電析特性、OER活性と耐性、液安定性を指標に再検討し、山中液の8倍の速度で同程度のOER活性と耐性を持つ水和型酸化イリジウム（IrOx）を電析でき、数か月の液安定性を持つ電析液を開発した。
電析反応および競合する2つの副反応について解析し、電析反応の電流効率が電位に依存することを明らかにし、副反応の影響が少ない定電位電析条件を提案した。
本電析方法によるIrOxは焼成法による非水和型よりOER活性に優れること、多孔Tiに電析した多孔電極を電解液フロー条件で使用すると発生する気泡の影響を減じてOER電流を増大できることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
山中液は高い安定性を持つために多くの既往研究で利用されているが、電析反応、電析液成分の役割などは未解明である。本研究から、シュウ酸がIr4+の配位子でない可能性が高いこと、機序は不明であるがシュウ酸は液安定化に寄与すること、電析活性種は[Ir(OH)6]－2であることなどがわかった。
電析膜のOER耐性を既往研究より厳しい電解陽極利用に近い条件で検討し、電析法による水和型IrOxが高いOER活性のみならず耐性も要求される用途に展開できる可能性を示した。
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