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金属フリーな非白金触媒としてのシルク活性炭による酸素還元活性メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 23560932
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 触媒・資源化学プロセス
研究機関信州大学

研究代表者

福長 博  信州大学, 繊維学部, 准教授 (30313844)

連携研究者 服部 義之  信州大学, 繊維学部, 准教授 (20456495)
研究協力者 高須 芳雄  信州大学, 名誉教授 (50035078)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2012年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2011年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード固体高分子形燃料電池 / 非白金炭素系触媒 / 酸素還元活性
研究概要

白金代替触媒として、シルク(絹)を原料とする「シルク活性炭」の開発を行った。作製条件を変え、活性に関与すると考えられる窒素種および細孔構造を定量し、酸素還元活性との関係について研究を行った。炭化後賦活したシルク活性炭は、ピリジン型、ピロール型の窒素が減少したのに対し、グラファイト型の窒素の変化量は小さく、最も安定なことが分かった。メソ孔体積で規格化した酸素還元電流は、高電位領域ではほぼ一定であり、酸素還元電流は窒素量よりもメソ孔に支配されていることが示唆された。また、酸素還元開始電位は、比表面積の影響をそれほど受けず、高い炭化温度によるグラファイト型の窒素種が高活性に寄与することが示唆された。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (29件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Nitrogen Species and Microstructure of Silk-Derived Activated Carbon as Non-Precious Metal Catalyst for PEFC Cathode2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, and Hiroshi Kishimoto
    • 雑誌名

      ECS Trans.

      巻: 50(2) ページ: 1831-1838

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Effect of Surface Area on Oxygen Reduction Reaction of Silk-Derived Activated Carbon as PEFC Cathode2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Jin Fukaya, Yoshiyuki Hattori, Iori Shimada, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka
    • 学会等名
      15th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Niagara Falls, Canada
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の細孔特性と酸素還元活性2014

    • 著者名/発表者名
      福長博, 深谷仁, 嶋田五百里, 高橋伸英, 高塚透, 服部義之
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      大阪(3P21)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の賦活処理と酸素還元活性2014

    • 著者名/発表者名
      福長博, 深谷仁, 嶋田五百里, 高橋伸英, 高塚透, 服部義之
    • 学会等名
      化学工学会第78年会
    • 発表場所
      岐阜(K208)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の賦活処理と酸素還元活性2014

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      化学工学会第 78年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の細孔特性と酸素還元活性2014

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の炭化及び賦活条件と酸素還元活性2013

    • 著者名/発表者名
      福長博, 深谷仁, 服部義之, 高橋伸英, 高塚透
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京(1M28)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Characterization and Oxygen Reduction Reaction of Silk-derived Activated Carbon for PEFC Cathode2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Yosuke Hattori, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, Hiroshi Kishimoto
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Innovative Materials for Processes in Energy Systems
    • 発表場所
      Fukuoka(IIIC-P3)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の賦活と酸素還元活性の関係2013

    • 著者名/発表者名
      福長博, 服部洋輔, 服部義之, 高橋伸英, 高塚透
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台(2C02)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の炭化及び賦活条件と酸素還元活性2013

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Characterization and Oxygen Reduction Reaction of Silk-derived Activated Carbon for PEFC Cathode2013

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      3rd International Symposium on Innovative Materials for Processes in Energy Systems
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の賦活と酸素還元活性の関係2013

    • 著者名/発表者名
      福長 博,服部 洋輔,服部 義之,高橋 伸英,高塚 透
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池のカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の窒素種及び微細構造と酸素還元活性2012

    • 著者名/発表者名
      福長博, 下山拓也, 高橋伸英, 高塚透, 岸本比呂志
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      福岡(1F04)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Evaluation of Nitrogen Species and Microstructre of Silk-Derived Activated Carbon as Non-Precious Metal Catalyst for PEFC Cathode2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, Hiroshi Kishimoto
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-state Science
    • 発表場所
      Hawaii(USA)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] アンモニア処理したシルク活性炭をカソードに用いたPEFCの発電特性2012

    • 著者名/発表者名
      福長博, 大山恭平, 高橋伸英, 高塚透, 岸本比呂志
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      仙台(L118)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Enhancement of Oxygen Reduction Reaction of Silk-derived Activated Carbon by Ammonia Treatment2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, Hiroshi Kishimoto
    • 学会等名
      10th Spring Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Perth(Australia)(s2a-013)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の窒素種及び構造と酸素還元活性の関係2012

    • 著者名/発表者名
      福長博, 下山拓也, 大山恭平, 高橋伸英, 高塚透, 岸本比呂志
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      浜松(2P12)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク由来活性炭の窒素種及び構造が酸素還元活性に及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      福長博, 下山拓也, 高橋伸英, 高塚透, 岸本比呂志
    • 学会等名
      化学工学会第77年会
    • 発表場所
      新宿(I206)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] アンモニア処理したシルク活性炭をカソードに用いたPEFCの発電特性2012

    • 著者名/発表者名
      福長 博,大山 恭平,高橋 伸英,高塚 透,岸本 比呂志
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池のカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の窒素種及び微細構造と酸素還元活性2012

    • 著者名/発表者名
      福長 博,下山拓也,高橋伸英,高塚 透,岸本比呂志
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhancement of Oxygen Reduction Reaction of Silk-derived Activated Carbon by Ammonia Treatment2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, Hiroshi Kishimoto
    • 学会等名
      10th Spring Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Perth (Australia)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of Nitrogen Species and Microstructre of Silk-Derived Activated Carbon as Non-Precious Metal Catalyst for PEFC Cathode2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Takuya Shimoyama, Nobuhide Takahashi, Toru Takatsuka, Hiroshi Kishimoto
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-state Science
    • 発表場所
      Hawaii (USA)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク由来活性炭の窒素種及び構造が酸素還元活性に及ぼす影響2012

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      化学工学会第 7 7年会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の窒素種及び構造と酸素還元活性の関係2012

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      浜松
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池のカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の開発2011

    • 著者名/発表者名
      福長博, 下山拓也, 宍戸了, 高橋伸英, 高塚透, 岸本比呂志
    • 学会等名
      第52回電池討論会
    • 発表場所
      東京(1F05)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク由来活性炭の酸素還元活性2011

    • 著者名/発表者名
      福長博, 宍戸了, 下山拓也, 苗詩雨, 高橋伸英, 高塚透
    • 学会等名
      化学工学会第43回秋季大会
    • 発表場所
      名古屋(W121)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] xygen Reduction Reaction of Silk-Derived Activated Carbon for PEFC cathode2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fukunaga, Ryo Shishido, Takuya Shimoyama, Toru Takatsuka, Yoshio Takasu
    • 学会等名
      62th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Niigata(Japan)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] PEFCカソード用非白金触媒としてのシルク由来活性炭の酸素還元活性2011

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      化学工学会第4 3回秋季大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Oxygen Reduction Reaction of Silk-Derived Activated Carbon for PEFC cathode2011

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      62th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体高分子形燃料電池のカソード用非白金触媒としてのシルク活性炭の開発2011

    • 著者名/発表者名
      福長 博
    • 学会等名
      第52回電池討論会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      http://soar-rd.shinshu-u.ac.jp/profile/ja.gVTmjekV.html?lng=ja&id=gVTmjekV

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [産業財産権] 燃料電池用触媒製造方法及び触媒材料2012

    • 発明者名
      岸本 比呂志, 神田 英嗣, 福 長 博, 小林 真申, 横山 正幸
    • 権利者名
      国立大学法人 信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2012-014218
    • 出願年月日
      2012-01-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 酸素還元能を有する触媒の製造方法2011

    • 発明者名
      横山 正幸, 小林 真申, 福長 博, 岸本 比呂志, 神田 英嗣
    • 権利者名
      国立大学法人 信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2011-227251
    • 出願年月日
      2011-10-14
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 外国

URL: 

公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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