| 研究課題/領域番号 |
14J10604
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
馬場 恒生 茨城大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| キーワード | 固体高分子形燃料電池 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，本研究の特徴であるマリモカーボンを用いた固体高分子形燃料電池用触媒の高い劣化耐久性について実証実験を行った。マリモカーボンはカーボンナノチューブの一種であるカーボンナノフィラメントから成る球状の集合体である。カーボンナノフィラメントの構造上，マリモカーボンに関しても高い劣化耐久性が期待できた。
実験にあたっては，本研究室で改良した金属ナノコロイド溶液法を用いてマリモカーボン上へPtの微粒子を担持し使用した。
触媒に1.0-1.5Vの間で三角波電位を印加し，その電気化学的に活性な表面積を評価した。
その結果，一般的なカーボン触媒ではカーボンの酸化によってその構造が壊れ，表面からのPt触媒の脱離，電気抵抗の増大が見られたのに対して，マリモカーボンを用いた触媒では，その酸化による影響がほぼ見られなかった。また，触媒の性能が初期値の50%となるまでの期間，半減期を求めたところ，マリモカーボンは一般的な触媒に対して約60倍長いことが分かった。これらの結果より，マリモカーボンの高い劣化耐久性が実証できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究を進める中で都合が良いと判断したため一部計画と前後した部分もあるが，本研究はおおむね当初の予定通り順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の課題は，マリモカーボンを使用することによる現行の燃料電池用触媒の耐久性，活性を共に向上させることにある。そこで，マリモカーボンを使用した燃料電池の基礎的な発電性能のデータを収集し，それをマリモカーボンを使った燃料電池の構造へフィードバックして，金属の担持，発電に適した構造の燃料電池を検討する。具体的には，アノード・カソードそれぞれへ添加するマリモカーボンの量，供給する水素及び空気ガスの流量，圧力，加湿度，マリモカーボンを使った電極の構造などを変えることにより，発電に際して最も適していると考えられる組み合わせ，条件を求めていく。また合成したマリモカーボンの耐久性については，昨年度の研究により高い効果を示すことが確認されている。本年度は，この結果についてより詳細な評価を行い，劣化耐久性の高い材料であることを実証していく。同時に，活性に関する研究を行う予定である。マリモカーボンを使った触媒は，その独特な構造から発電性能の向上を見込む事ができる材料であるが，反応そのものの活性を高めているわけではなく，理論値以上の性能に到達するのは難しいと考えられる。より高性能な触媒を開発するためには，この理論値の壁を超える必要がある。
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