マンガン酸化物をベースとした新規高活性・高機能空気極触媒の開発

• 研究課題/領域番号: 25870899
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機工業材料; エネルギー関連化学
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 齋藤 守弘 東京農工大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20408719)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 高機能触媒 / エネルギー変換 / 空気極触媒 / マンガン酸化物 / 酸素還元活性 / 酸化耐性 / 酸素発生活性 / 燃料電池 / リチウム空気電池

研究成果の概要

アニオン交換膜形燃料電池（AEMFC）やLi空気二次電池（LAB）といった次世代発電・蓄電デバイスの構築へ向けて、ペロブスカイトLa0.6Sr0.4MnO3（LS0.4M）やMnO2ナノシート（MnNS）とナノカーボン（ケッチェンブラック（KB）、カーボンナノチューブ（CNT）、グラフェン（GP））を組合せた新規空気極触媒の合成と、その酸素還元・酸素発生活性並びに酸化腐食耐性の評価を行った。その結果、いずれの系においても比表面積が大きく且つ黒鉛化度が高いCNTと組合せたLS0.4M/CNT及びMnNS/CNTが触媒活性と耐久性の双方の面で最もバランスの良い性能を示すことを見出した。

研究成果

• [国際共同研究] ポール・シェラー研究所（PSI）(スイス)
• [雑誌論文] Oxygen Reduction Catalytic Activity of Hollandite-type Manganese Oxides (2013)
  • 著者名/発表者名: Takuya Kenko, Tatsuya Takakuwa, Morihiro Saito, Hideo Daimon, Akimasa Tasaka, Minoru Inaba, Yoshihiro Kadoma, Naoyaki Kumagai, Hidenobu Shiroishi, Takeo Hatai, Jun Kuwano
  • 雑誌名: Key Eng. Mater. 巻: 566 ページ: 253-257
  • DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.566.253
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Oxygen Reduction Electrocatalysts Based on Lanthnane Manganite Oxides and Their Application to the Cathode of AEMFCs (2013)
  • 著者名/発表者名: Morhiro Saito, Tatsuya Takakuwa, Takuya Kenko, Hideo Daimon, Akimasa Tasaka, Minoru Inaba, Hidenobu Shiroishi, Takeo Hatai, Jun Kuwano
  • 雑誌名: ECS Trans. 巻: 58(1) 号: 1 ページ: 1335-1345
  • DOI: 10.1149/05801.1335ecst
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of Carbon Supports on Air Electrode Properties of Lanthanum Manganite-based Catalysts for Li-air Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Tachikawa, Hiroshi Suzuki, Shinpei Kosaka, Hidenobu Shiroishi, Yumi Tanaka, Shiro Seki, Morihiro Saito
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: Hilton Hawaiian Village and Hawaii Convention Center (Honolulu, Hawaii, USA)
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] ランタンマンガナイト系空気極触媒の熱処理条件の最適化とカーボン担体による触媒活性へ及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 刀川祐亮、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: OME研究会
  • 発表場所: 東京理科大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-12-10
• [学会発表] MnO2ナノシートを利用したLi空気電池用空気極触媒の創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙坂晋平、塚田千晶、山口稜平、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第56回電池討論会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-13
• [学会発表] Li空気二次電池の構成に向けたランタンマンガナイト系空気極触媒に関する研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓志、刀川祐亮、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第35回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] Mn酸化物ナノシートを基質とした新規空気極触媒の創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙坂晋平、山口稜平、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第8回新電極触媒シンポジウム&宿泊セミナー
  • 発表場所: 東レ総合研究センター（静岡県三島市）
  • 年月日: 2015-10-23
• [学会発表] New Air Electrode Catalysts Based on Mn Oxide Nanosheet/Nanocarbon Composite Materials for Li Air Batteries (2015)
  • 著者名/発表者名: Morihiro Saito, Shinpei Kosaka, Chiaki Tsukada, Hiroshi Suzuki, Hidenobu Shiroishi,Yumi Tanaka, Shiro Seki
  • 学会等名: 66th Annual Meeting on the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei International Convention Center (Taipei, Taiwan)
  • 年月日: 2015-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] マンガン酸化物ナノシートとナノカーボンを基質とする新規空気極触媒の創製とその電気化学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 齋藤守弘、髙坂晋平、塚田千晶、松平雅道、山口稜平、鈴木啓志、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第116回触媒討論会
  • 発表場所: 三重大学（三重県津市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Li空気二次電池を指向したMn酸化物ナノシート/ナノカーボン複合系空気極触媒の創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙坂晋平、塚田千晶、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第17回化学電池材料研究会ミーティング
  • 発表場所: 日本化学会館（東京都千代田区）
  • 年月日: 2015-06-17
• [学会発表] Li空気二次電池を指向したMn酸化物ナノシート/ナノカーボン複合系空気極触媒の創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙坂晋平、塚田千晶、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第17回化学電池材料研究会ミーティング
  • 発表場所: 日本化学会館、東京
  • 年月日: 2015-06-17
• [学会発表] 酸化マンガンナノシート/ナノカーボン複合体の合成と空気極触媒としての性能評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 髙坂晋平、塚田千晶、鈴木啓志、齋藤守弘、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 電気化学会第82回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学、神奈川
  • 年月日: 2015-03-15
• [学会発表] Li空気二次電池正極を指向したランタンマンガナイト系空気極触媒の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮野隼、鈴木啓志、髙坂晋平、齋藤守弘、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: OME研究会
  • 発表場所: 機械振興会館、東京
  • 年月日: 2014-12-19
• [学会発表] Li空気二次電池への適用に向けたランタンマンガナイト系空気極触媒の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓志、宮野隼、齋藤守弘、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第55回電池討論会
  • 発表場所: 京都国際会館、京都
  • 年月日: 2014-11-20
• [学会発表] アニオン交換膜形燃料電池を指向したランタンマンガナイト系正極触媒の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓志、宮野隼、齋藤守弘、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第7回新電極触媒シンポジウム&宿泊セミナー
  • 発表場所: 加藤山崎教育基金軽井沢研修所、長野
  • 年月日: 2014-10-24
• [学会発表] アニオン交換膜形燃料電池及びLi空気二次電池を指向したランタンマンガナイト系空気極触媒の創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤守弘、鈴木啓志、宮野隼、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第114回触媒討論会
  • 発表場所: 広島大学、広島
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] ランタンマンガナイト系空気極触媒の電気化学特性に及ぼす炭素担体の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓志、齋藤守弘、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 第16回化学電池材料研究会ミーティング
  • 発表場所: 日本化学会館、東京
  • 年月日: 2014-06-17
• [学会発表] New Oxygen Reduction Electrocatalysts Based on Lanthanum Manganite Oxides and Their Application to the Cathode of AEMFCs
  • 著者名/発表者名: Morihiro Saito, Tatsuya Takakuwa, Takuya Kenko, Hideo Daimon, Akimasa Tasaka, Minoru Inaba, Hidenobu Shiroishi, Takeo Hatai, Jun Kuwano
  • 学会等名: 224th ECS meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] ランタンマンガナイト系空気極触媒の創成とアニオン交換膜形燃料電池への応用
  • 著者名/発表者名: 齋藤守弘、高桑達哉、鈴木啓志、大門英夫、田坂明政、稲葉稔、城石英伸、畑井健雄、桑野潤
  • 学会等名: OME研究会
  • 発表場所: 機械振興会館、東京
• [学会発表] 改良逆ミセル法による炭素担持ランタンマンガナイトの合成とその電気化学特性の評価
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓志、齋藤守弘、稲葉稔、城石英伸、田中優実、関志朗
  • 学会等名: 2014年電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学、大阪
• [備考] 東京農工大学ホームページ テニュアトラック教員の紹介（更新）
  • URL: http://www.tenure-track-tuat.org/scholar/technology/post_23.html
• [備考] 東京農工大学 齋藤守弘研究室ホームページ（更新）
  • URL: http://web.tuat.ac.jp/~saitoken/index.html
• [備考] 東京農工大学ホームページ 研究要素集（新規）
  • URL: http://www.rd.tuat.ac.jp/activities/factors/search/20150706_3.html
• [備考] 東京農工大学 齋藤守弘研究室ホームページ（更新）
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~saitoken/index.html
• [備考] 東京農工大学ホームページ テニュアトラック教員の紹介
  • URL: http://www.tenure-track-tuat.org/scholar/technology/post_23.html
• [備考] 東京農工大学 齋藤守弘研究室ホームページ
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~saitoken/index.html