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安定な窒素分子を活性化する場としてガス拡散電極の構造と触媒は最重要である。本年度は主に最適な電極構造について検討した。電解液と窒素と触媒が近接する場を出来るだけ大きくとることで効率良く窒素を活性化出来るとの考えを基に、電極の反応層構造は触媒を担持された親水部と疎水部の混在構造とした。電解液が浸透する親水部には触媒付き親水性カーボンブラックとPTFE、窒素の供給部には疎水性カーボンブラックとPRFEを用い三相体界面の増大に努めた。作製方法は以下の方法が最適であった。反応層粉末とガス拡散層粉末をソルベントナフサで餅状にして、これらをロール機(本年度購入品)でシート状にし、二枚を重ねて380℃でホットプレスした。触媒は窒素源を持たないPt-Ruとし、塩化物を塗布、還元する事で合金触媒とした。これらの電極を用いることで明らかに分子状窒素がアンモニアに還元されていることが確認できた。触媒組成を検討した結果、Pt: Ru=(1:1)を担持した電極はアンモニア生成量が最大であった。恒温槽中にセルを入れ、電解効率の温度依存性を測定した結果、10℃が最もが良いことが明らかとなった。現状では室温でのアンモニア生成効率が1%以下である。今後も電極構造と触媒担持方法を改良することでアンモニア生成効率を高める必要がある。
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