高分解能XAFS法による酸素吸着構造解析を駆使した燃料電池酸素還元触媒の研究

• 研究課題/領域番号: 23K23455
• 補助金の研究課題番号: 22H02188 (2022-2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2022-2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 関西学院大学
• 研究代表者: 田中 裕久 関西学院大学, 工学部, 教授 (10521304)
• 研究分担者: 松村 大樹 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究主幹 (30425566)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2025年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2024年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: 燃料電池 / 酸素還元反応 / 高分解能XAFS / オペランド / 非白金

研究開始時の研究の概要

燃料電池普及の足枷であった水素インフラ負荷と貴金属資源問題を同時解消すべく、燃料多様化に適した非白金アニオン交換膜形燃料電池(AEMFC)が期待されている。非白金AEMFCは自動車にも適用可能な大出力を発揮できるが、特定の運転モードで急激に材料の劣化が進行するという課題が浮上し、実用化の障壁となっている。
本研究ではオペランド高分解能XAFS(X線微細構造解析)を駆使し、酸素還元反応(ORR)におけるラジカル生成機構を解明する。スーパーオキシドアニオン(O2-)などの反応中間体が生成する環境条件(触媒種、酸/塩基、電位、温度)を明らかにし、劣化モードに入らない触媒材料とオペレーションを提案する。