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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ベ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。
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