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次世代家庭用燃料電池向け改質器・燃料電池触媒プロセス開発

研究課題

研究課題/領域番号 22360333
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 触媒・資源化学プロセス
研究機関東北大学

研究代表者

村松 淳司  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40210059)

研究分担者 蟹江 澄志  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (60302767)
中谷 昌史  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80451681)
研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
2011年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2010年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
キーワード電極触媒 / 小型改質器 / 燃料電池 / ナノ粒子 / 白金代替
研究概要

本研究課題は昨年度から引き続き、メタノール改質器用触媒プロセス開発、次世代燃料電池触媒開発である。いずれも、一般家庭用普及に大きく関わる基盤技術開発である。メタノールを燃料に使った燃料電池システムは複数あるが、ここではダイレクトメタノール方式ではなく、改質器-選択酸化-水素燃料電池のシステムを想定し、研究は「改質器触媒プロセス開発」と、最終段階の「燃料電池新規触媒開発」に焦点を当てる。改質器触媒については、Cu-ZnO-Al_2O_3系を軸に昨年度中に進展があった。本年度はPt代替NiもしくはCoにCもしくはBを添加した電極触媒ナノ粒子の開発を主に進めた。
3月11日の震災により、4月より実験装置、ガラス器具の修理・買い直し、実験室の復旧等により大幅に研究が遅れた。実験を始められるようになった後、まず昨年度合成に成功したCoB,NiCナノ粒子の合成方法を基に、CoC、NiBナノ粒子の合成を試みた。液相合成によりそれらの粒子を粒径が約10~30nmの範囲でカーボン担体上に析出させることに成功した。得られた触媒の表面には反応中の有機物と思われる不純物の付着により、反応が進行しなかった。そこで、UVオゾンへの暴露、焼成処理等により表面の洗浄を行った後、電気化学特性を調査した。得られた起電力はどの粒子でも最大0.5VとPtの半分ほどではあったが、貴金属以外で正極における酸素還元反応を可能にできる事を証明した。現在、さらに起電力を大きくすべく、CやB添加量の増大、粒径の微細化、担持量の制御を行い、起電力の制御を試みている。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Precursor Effect on Hydrothermal Synthesis of Sodium Potassium Niobate Fine Particles and Their Piezoelectric Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kanie, Hideto Mizutani, Atsuki Terabe, Yoshiki Numamoto, Shintaro Tsukamoto, Hirofumi Takahashi, Masafumi Nakaya, Junji Tani, Atsushi Muramatsu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 50

    • NAID

      210000071294

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-Controlled Hydrothermal Synthesis of Bismuth Sodium and Bismuth Potassium Titanates Fine Particles and Application to Lead-Free Piezoelectric Ceramics2011

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kanie, Yoshiki Numamoto, Shintaro Tsukamoto, Takafumi Sasaki, Masafumi Nakaya, Junji Tani, Hirofumi Takahashi, Atsushi Muramatsu
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 52 ページ: 1396-1401

    • NAID

      10029296901

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal Synthesis of Sodium and Potassium Niobates Fine Particles and Their Application to Lead-Free Piezoelectric Material2011

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi Kanie, Yoshiki Numamoto, Shintaro Tsukamoto, Hirofumi Takahashi, Hideto Mizutani, Atsuki Terabe, Masafumi Nakaya, Junji Tani, Atsushi Muramatsu
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 52 ページ: 2119-2125

    • NAID

      10029827568

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic Activity of Ni-loaded TiO2 Nanoparticles Precisely Controlled in Size and Shape2010

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kimijima, Takafumi Sasaki, Masafumi Nakaya, Kiyoshi Kanie, Atsushi Muramatsu
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 39 ページ: 1080-1081

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and structure analysis of RUB-50, an LEV-type aluminosilicate zeolite2010

    • 著者名/発表者名
      Katsutoshi Yamamoto, Takuji Ikeda, Maiko Onodera, Atsushi Muramatsu, Fujio Mizukami, Yingxia Wang, Yingxia, Gies Hermann
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials

      巻: 128 ページ: 150-157

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EXAFS Analysis of Precursors for RhTe Nanoparticles Evidence for Rh-Te Interaction in the Precursor State2010

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Nakaya, Noritoshi Yagihashi, Atsushi Muramatsu, Kiyotaka Asakura
    • 雑誌名

      Photon Factory Activity Report

      巻: 27 ページ: 19-19

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Liquid-Phase Reductive Deposition of Cu-ZnO Catalysts for Mobile-Type Hydrogen Generator2011

    • 著者名/発表者名
      Noritoshi Yagihashi, Masafumi Nakaya, Kiyoshi Kanie, Atsushi Muramatsu
    • 学会等名
      2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      USA, Boston
    • 年月日
      2011-11-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Dealumination of H-ZSM-5 through Regeneration of Their Nanostructure to Promote Catalytic Activity2011

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Yamazaki, Masafumi Nakaya, Kohji Omata, Muneyoshi Yamada, Atsushi Muramatsu
    • 学会等名
      2011 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      USA, Boston
    • 年月日
      2011-11-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Solvothermal Synthesis of Highly Crystalline Monodispersed ITO Nanoparticles with Cubic Shape in the Gel-Sol Method for Transparent Conductive Oxide Film2011

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Muramatsu, Kiyoshi Kanie, Takafumi Sasaki
    • 学会等名
      8th European Congress of chemical Engineering, ICC Berlin
    • 発表場所
      Germany, Berlin
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 形態・サイズ制御されたSrTiO3ナノ粒子の液相合成とそ光触媒能2011

    • 著者名/発表者名
      君島健之, 中谷昌史, 蟹江澄志, 村松淳司
    • 学会等名
      第108回触媒討論会
    • 発表場所
      北海道、北見市
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Well-crystallized Pd20Te7 alloy Nanoparticulate Catalyst Highly active for 1,4-DABE Synthesis by Butadiene Acetoxylation2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Muramatsu
    • 学会等名
      20th Annual Saudi-Japan Symposium
    • 発表場所
      Saudi Arabia, Dhahran
    • 年月日
      2010-12-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] REE Engineering Overview and Cerium : its Alternative and/or Curtailment Technologies to Conventional Method2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Muramatsu
    • 学会等名
      US/Japan Roundtable on Rare Earth Elements Research and Development for Clean Energy Technologies
    • 発表場所
      USA, San Francisco, CA
    • 年月日
      2010-11-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 液相還元法によるアルミナ担持銅-酸化亜鉛触媒の調製2010

    • 著者名/発表者名
      柳橋宣利, 大沼亜未, 中谷昌史, 蟹江澄志, 村松淳司
    • 学会等名
      化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      岩手県、盛岡市
    • 年月日
      2010-09-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] マイクロリアクターへの銅-酸化亜鉛ナノ粒子の直接担持と触媒活性評価2010

    • 著者名/発表者名
      柳橋宣利, 大沼亜未, 中谷昌史, 蟹江澄志, 村松淳司
    • 学会等名
      第106回触媒討論会
    • 発表場所
      山梨県甲府市
    • 年月日
      2010-09-15
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Alumina-Supported Copper-Zinc Oxide Catalyst by Liquid-Phase Reduction Method2010

    • 著者名/発表者名
      Noritoshi Yagihashi, Masafumi Nakaya, Atsushi Muramatsu
    • 学会等名
      1st International Conference on Materials for Energy
    • 発表場所
      GERMANY, Karlsruhe
    • 年月日
      2010-07-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2016-04-21  

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