シクロヘキサン/ベンゼン/水素系熱再生型燃料電池用触媒の開発

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05558060
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 斉藤 泰和 東京理科大学, 工学部・第1部, 教授 (10010761)
• キーワード: ベンゼン水素化 / ガス拡散電極 / Pt-Ru複合金属 / 電荷移動律速 / 理論起電力 / 電流密度向上 / 脱水素触媒 / 熱再生型燃料電池

研究概要

シクロヘキサン脱水素芳香族化活性の高いPt-Ru複合金属を炭素担持し、その2倍量のナフィオンで被覆した。すなわち、5重量%溶液中15分間超音波撹拌、蒸発乾固処理を施し、窒素中140℃1時間の加熱でナフィオン膜を不溶化した。他方、上記触媒をペースト状にし、ドクターブレ-ド法でカーボンペーパーに塗布し、ガス拡散電極を作成した。カソードおよびアノード電極触媒密度は、それぞれ、0.30および0.32mgPt-Ru(モル比1:1)/cm^2であった。
セル温度、アノード加熱ポット、ベンゼン蒸発ポットをそれぞれ80℃に保ち、Tafelプロットを求め、理論起電力にほぼ等しい開回路電位を得た。アノードの分極は全く認められずカソードの分極が電荷移動支配の挙動を示したことから、触媒密度を高めるだけで燃料電池特性は向上すると結論された。律速段階に関与する電子数は2であった。電極触媒表面に吸着したベンゼンがナフィオン中を移動して来たプロトン2個と、外部回路をまわって来た電子2個と反応シ、シクロヘキサジエンになる過程が律速的に判定される。
Pt-Ru複合金属電極は既往のPt電極よりも2.44倍(50mV、mA/Mg金属)活性が高く、電流密度の更なる向上が期待できることから、熱再生型燃料電池システムの可能性につき、より深い洞索を与えることとなった。

研究成果

• [文献書誌] 斉藤泰和: "ケミカルヒートポンプ" 化学と教育. 42. 563-568 (1994)
• [文献書誌] SAITO,Yasukazu: "H_2Production as a Key Reaction for Chemical Heat Pump" Intern.J.Hydrogen Energy. 19. 223-226 (1994)
• [文献書誌] HAMA,Shunichi: "Preparation of Fine-particle Pt-Ru Composite Catalyst" Chemistry Letters. 1181-1184 (1994)
• [文献書誌] NAKABAYASHI,Mamiko: "Preparation of Size-controlled Ru Metal Particles on Carbon" Chemistry Letters. 1275-1278 (1994)
• [文献書誌] MAKITA,Kazuyuki: "Photodehydrogenation of Methanol using Complex Catalyst" J.Molecular Catalysis. 89. 143-150 (1994)
• [文献書誌] 斉藤泰和: "液膜型脱水素触媒反応の特質" 表面. 33. 1-9 (1995)
• [文献書誌] 斉藤泰和: "光が関わる触媒化学(季刊化学総説23)" 学会出版センター, 189 (1994)