イオンビームによる金属酸化物の格子欠陥を利用した燃料電池用金属ナノ粒子触媒の創製

• 研究課題/領域番号: 22760678
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 八巻 徹也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (10354937)
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: イオンビーム / 電子励起効果 / 金属ナノ粒子 / 格子欠陥 / 酸素還元 / 燃料電池 / 担体 / 触媒・化学プロセス

研究概要

イオンビーム誘起の高密度電子励起によって金属酸化物、特に二酸化セリウム(CeO_2)に格子欠陥を形成し、それを担体として白金(Pt)ナノ微粒子の析出を制御することで、固体高分子形燃料電池用の酸素還元反応(ORR)触媒を創製することを試みた。電気化学測定の結果から、イオンビーム照射したCeO_2上に堆積したPtナノ微粒子のORR活性は未照射時に比べて高く、重畳照射によるCe^<3+>イオンあるいは酸素空孔の形成との関連性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Conductometric Analysis for the Formation of Poly(Vinylidene Fluoride)-Based Ion Track Membranes (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaki, N. Nuryanthi, H. Koshikawa, M. Asano, S. Sawada, S. Hasegawa, Y. Maekawa, K.-O. Voss, C. Trautmann, and R. Neumann
  • 雑誌名: ECS Trans 巻: 35 号: 24 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1149/1.3643329
  • 査読あり
• [雑誌論文] 量子ビームを利用した燃料電池用高分子電解質膜の創製に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八巻徹也
  • 雑誌名: 膜 巻: 36 号: 5 ページ: 240-247
  • DOI: 10.5360/membrane.36.240
  • NAID: 10029888042
  • ISSN: 0385-1036, 1884-6440
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maekawa, Water Diffusion in Fluoropolymer-Based Fuel-Cell Electrolyte Membranes Investigated by Radioactivated-Tracer Permeation Technique (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sawada, T. Yamaki, M. Asano, A. Suzuki, T. Terai, and Y
  • 雑誌名: Proc. Radiochim. Acta 巻: 1 号: 1 ページ: 409-413
  • DOI: 10.1524/rcpr.2011.0074
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen Reduction Activity of N-Doped Carbon-Based Films Prepared by Pulsed Laser Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Hakoda, S. Yamamoto, K. Kawaguchi, T. Yamaki, T. Kobayashi, and M. Yoshikawa
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 巻: 257 号: 5 ページ: 1556-1561
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2010.08.095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Beam Technology : Nanostructured Proton-Conductive Membranes Prepared by Swift Heavy Ion Irradiation for Fuel Cell Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaki, M. Kobayashi, M. Asano, K. Nomura, S. Takagi, Y. Maekawa, and M. Yoshida
  • 雑誌名: Proceedings of The Sadoway60 Symposium ページ: 114-120
• [雑誌論文] Quantum-Beam Technology : A Versatile Tool for Developing Polymer Electrolyte Fuel-Cell Membranes (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Yamaki
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 195 号: 18 ページ: 5848-5855
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2009.12.133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum-Beam Technology: A Versatile Tool for Developing Polymer Electrolyte Fuel-Cell Membranes (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaki
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 195 ページ: 5848-5855
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen Reduction Activity of N-Doped Carbon-Based Films Prepared by Pulsed Laser Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Hakoda, S.Yamamoto, K.Kawaguchi, T.Yamaki, et al.
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 257 ページ: 1556-1561
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Beam Technology: Nanostructured Proton-Conductive Membranes Prepared by Swift Heavy Ion Irradiation for Fuel Cell Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Yamaki, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of The Sadoway60 Symposium ページ: 114-120
• [学会発表] 量子ビームを利用した燃料電池用高分子電解質膜の創製に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八巻徹也
  • 学会等名: 日本膜学会第33年会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター別館(東京都港区)
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] 量子ビームを利用した燃料電池用高分子電解質膜の創製に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 八巻徹也
  • 学会等名: 日本膜学会第33年会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所臨海副都心センター別館(東京都港区)(招待講演)
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] 高エネルギーイオンビーム照射による有機機能性薄膜の創製-燃料電池用高分子電解質膜の開発を例に- (2010)
  • 著者名/発表者名: 八巻徹也
  • 学会等名: 日本原子力学会関東・甲越支部Atoms for Future講演会「量子ビームが開く新しい世界」
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所(群馬県高崎市)
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] 高エネルギーイオンビーム照射による有機機能性薄膜の創製-燃料電池用高分子電解質膜の開発を例に- (2010)
  • 著者名/発表者名: 八巻徹也
  • 学会等名: 日本原子力学会関東・甲越支部Atoms for Future講演会「量子ビームが開く新しい世界」
  • 発表場所: 日本原子力研究開発機構 高崎量子応用研究所(群馬県高崎市)
  • 年月日: 2010-09-03
• [産業財産権] アニオン交換膜 (2011)
  • 発明者名: 山本和矢、山田浩次、山口進、田中裕久、浅野雅春、八巻徹也、浅野雅春、越川博、前川康成、ワラポンシンアナンワーニ
  • 権利者名: ダイハツ工業株式会社、独立行政法人日本原子力研究開発機構
  • 出願年月日: 2011-05-13
  • 外国
• [産業財産権] アニオン交換膜 (2011)
  • 発明者名: 山本和矢、八巻徹也, ら
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構, 他
  • 出願年月日: 2011-05-13
  • 外国
• [産業財産権] 機能性無機/グラフト高分子ハイブリッドイオン交換膜の製造方法および燃料電池用電解質膜 (2010)
  • 発明者名: 吉田勝、八巻徹也、浅野雅春、森田洋右、西山総治、橘俊光、長井陽三
  • 権利者名: 独立行政法人日本原子力研究開発機構、日東電工株式会社
  • 出願年月日: 2010-08-03
  • 外国
• [産業財産権] 機能性無機/グラフト高分子ハイブリッドイオン交換膜からなる燃料電池用電解質膜 (2010)
  • 発明者名: 吉田勝、八巻徹也, ら
  • 権利者名: 日本原子力研究開発機構, 他
  • 出願年月日: 2010-08-03
  • 外国