2018 年度研究成果報告書

PEFC用新規マルチシェル・コアカソード触媒合成法の確立

研究課題

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研究課題/領域番号	16K21577
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	構造・機能材料ナノ材料化学
研究機関	奈良工業高等専門学校
研究代表者	山田裕久奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (90469073)
研究協力者	稲葉稔
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	燃料電池 / PEFC / コアシェル触媒 / 酸素還元反応
研究成果の概要	固体高分子形燃料電池（PEFC）用カソード触媒として、異種金属ナノ粒子上にPt単原子層を修飾したPt系コアシェル触媒が注目されている。　このようなコアシェル型の構造をとることで高価で資源量が乏しいPtを最大限利用することができる。一方で、コアシェル触媒の合成法ついて多数報告されているが、PEFC作動環境を模した加速劣化試験において実用レベルの耐久性が得られていないのが現状である。本申請では、PEFCの過酷な作動環境下でも高い耐久性と高いPt質量活性を兼ね備えた触媒の合成を目的とする。具体的には、マルチシェル・コア触媒(PtML/AuML/Mcore/C)に着目し、その新規合成法を確立する。
自由記述の分野	電気化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	PEFCの本格普及には、Pt触媒の使用量の低減に加えて、触媒の耐久性の向上が不可欠である。昨今の国内外での研究成果より、PEFCの劣化部位とそれぞれの構成部材についての劣化メカニズムは明らかになってきた。特に電解質膜については、劣化要因である水素ガスのクロスリークを抑えることで一応の目処がたったといえる。したがって、PEFCの本格普及へ向けては、カソード触媒の高い質量活性と耐久性というトレードオフな関係にある性能をともに引き上げる必要がある。一方で、上述の様なコアシェル触媒の化学的な合成法についても未だ確立されていないのが現状であり、燃料電池の商用化に向けて意義高い研究である。