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2007 年度 実績報告書

電気化学的触媒促進効果を利用した生活環境浄化リアクタの創出と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17360391
研究機関熊本大学

研究代表者

町田 正人  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (70211563)

研究分担者 池上 啓太  熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 助教 (60372786)
キーワード硝酸イオン / 電気化学リアクター / 電極触媒 / 飲料水 / 固体電解質 / ナフィオン
研究概要

高分子固体電解質膜/電極が一体化したハイブリッド素材(MEA)の製法を確立するとともに構造最適化を図るために様々な固体電解質と電極との複合膜構造を作製した。電極の化学組成、形状、微細構造、厚さ、面積等のパラメータを制御して硝酸性窒素還元反応に対する性能および安定性の最適化を図った。昨年度まで主として用いたNafion膜への直接化学めっきに代えて、活性炭担持金属触媒と多孔質カーボンペーパーを組み合わせた手法、およびPtめっきしたTiメッシュなどを陰極形成法として検討した。前者では単セルあたりの貴金属使用量の削減が図れる一方で、電極表面での気液界面の形成が困難になるなどの課題があり、その解決法について詳細に検討した。また、陰極が化学めっきした電極であれば、陽極はいずれの場合でも十分高い性能が得られた。陰極組成についてさらに詳細に検討したところ、PdもしくはPtにRhを添加すると亜硝酸イオン還元速度が飛躍的に増加した。しかし、Pt-Rh系では電極酸化に伴うRhの溶出による安定性の低下を招いた。安定性の改善は三成分系にすることで改善可能であった。安定性および触媒活性を併せ持つ陰極として、Ag添加Pd-Cuが有望であることが明らかになった。これらの電極上での硝酸イオンの還元機構について、電気化学的経路と化学的経路の寄与に着目して解析を試みた。二種の経路の寄与は電極触媒に依存しており、Pd-Cu系では硝酸イオン-水素間の化学的反応が重要であるのに対して、Pt-Ag系では電気化学的反応が大きく寄与することが明らかになった。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 高分子固体電解質膜を用いる生活環境浄化リアクター2008

    • 著者名/発表者名
      町田 正人
    • 雑誌名

      電気化学 76

      ページ: 65-69

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-temperature Electrocatalytic NOx Reduction Using Solid Polymer Electrolytes2007

    • 著者名/発表者名
      I.Ishibashi
    • 雑誌名

      Studies in Surface Science and Catalysis 172

      ページ: 611-612

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Supported Pt-M Catalysts (M=Mo and W) from Anion-exchanged Hydrotalcites and their Catalytic Activity for Low Temperature NO-H_2-O_2 Reaction2007

    • 著者名/発表者名
      S.Hamada
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B: Environmental 74

      ページ: 197-202

    • 査読あり
  • [学会発表] 硝酸イオン還元反応への電気化学メ潔ブレンリアクタの適用(5)2008

    • 著者名/発表者名
      安居院 綾子
    • 学会等名
      第101回触媒討論会
    • 発表場所
      東京都
    • 年月日
      20080300
  • [学会発表] 硝酸イオン還元反応への電気化学メンブレンリアクタの適用(4)2007

    • 著者名/発表者名
      安居院 綾子
    • 学会等名
      第100回触媒討論会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      20070900
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Selective Electrocatalytic Reduction of NO_3- and NO_2- Ions by Ternary Metal-Solid Polymer Electrolyte Assemblies2007

    • 著者名/発表者名
      M.A.Hasnat
    • 学会等名
      Europacat-VIII
    • 発表場所
      Finland
    • 年月日
      20070800
  • [学会発表] 金属電極-イオン伝導性高分子固体電解質膜アセンブリによる硝酸イオン除去2007

    • 著者名/発表者名
      安居院 綾子
    • 学会等名
      第44回化学関連支部合同九州参会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      20070700

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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