| 研究課題/領域番号 |
16K05945
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
松本 太 神奈川大学, 工学部, 教授 (20318215)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 燃料電池 / 金属間化合物 / ギ酸 / 酸素還元反応 |
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| 研究実績の概要 |
固体高分子形燃料電池のカソード酸素還元反応(ORR)触媒として用いられているカーボンブラック(CB)上に担持した白金(Pt)触媒(Pt/CB)の最大の問題は、ORRで高い過電圧が生じてしまう。また電極触媒の担持体として使用されているCBがORR中における高電位域で酸化反応が生じてしまうことによる触媒の劣化である。本研究ではこれらの問題点を解決するために、カップを重ねたような形状を有するカップスタック型カーボンナノチューブ(CSCNT)のグラフェンエッジ部位を多く有することを利用しTiO2をコーティングし、さらに、そのTiO2を担持体として使用し、選択的にPtを光析出させてPt/TiO2/CSCNTを合成し、この触媒が従来のPt/CBよりも触媒活性が高く、さらに触媒活性の耐久性が高くなることを明らかにした。
また、酸性水溶液中の酸素還元反応(ORR)において、貴金属である白金(Pt)を多用する必要があり、またPtを用いた場合においても高い過電圧が生じるなどの問題が残っている。Ptと同じ第8属金属であるパラジウム(Pd)は、Ptと比較して、触媒活性が劣るものの、Ptの代替触媒として注目されている。一方で、今までPtの触媒活性を向上させるために、Ptと卑金属の合金触媒が数多く提案されてきた。たとえば、PtとCuの規則合金(金属間化合物)はPt単体と比較して、高い触媒活性を有している。本研究ではPdとCuの金属間化合物PdCu3ナノ粒子の合成手法を検討するとともに、活性向上の要因を電子状態の観点から考察した。
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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
予定した内容において研究が進み、その内容で学術論文が数報公開されているので。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで、電極触媒活性の検討において、有機分子の酸化反応、酸素分子の還元反応に有効に機能する触媒を開発し、有効な触媒を開発した。しかし、まだまだ触媒活性の向上を必要とする。また、触媒活性の耐久性についても実用的にはまだまだであるため、今後の研究にはさらなる活性の向上と耐久性の確立に集中する。活性の向上には、触媒表面の電子状態が重要な因子があるので、例えば、酸素還元反応においては触媒表面のｄ－バンドセンターの位置が重要と議論されていいるので、本研究にもｄ－バンドセンターを変えた触媒表面を複数合成し、触媒活性とｄ－バンドセンターの位置について詳しく検討する。耐久性においては、触媒粒子が担持される材料を工夫することにより、触媒粒子が使用中に変化しないような工夫を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定していた測定機器が、研究協力者から提供されたため、購入を延期した。また、逆に研究の進行に伴い、研究を補助する人員が必要となったため、２年目以降研究補助員を雇用する予定の変更を行う。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究を補助する人員が必要となったため、支給された研究費を３年間の研究費を2-3年度間に均一に配分し、研究補助員を雇用することにした。
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