| 研究概要 |
PEFCの電極触媒には白金(Pt)が用いられているが,アノード電極ではPtのCOによる被毒が,カソード電極ではPtの溶出が問題となっている.通常PEFC電極触媒として炭素担持Ptが利用されるが,Pt粒子を化学的に安定な物質でコーティングすれば,Pt電極触媒のCO被毒耐性,Pt溶出耐性が向上できると考えた.そこで本研究では,Ptナノ粒子を緻密なシリ力層で被覆した触媒を調製し,これをPEFC電極触媒に応用した.
塩化白金酸水溶液を含む油中水滴型マイクロエマルション中でPt前駆体ナノ粒子を形成し,ここにシリカ源であるテトラエトキシシラン(TEOS)を添加し,TEOSの加水分解を行ったところ,直径2〜5nm程度のPt粒子をシリカで被覆することができた.そこでこのシリカ被覆Pt触媒をPEFCのアノード電極に用いて,CO被毒耐性を調査した.その結果,アノードにCOを100ppm含む水素を供給した場合の電極活性は,純水素を供給した場合とほぼ同程度であることが分かった.Ptを被覆するシリカ層が緻密であるため,分子サイズの小さい水素はシリカ層を透過しPt上で活性化されるものの,よりサイズの大きなCOはシリカ層を透過できないため,Ptをシリカで被覆することでCO被毒耐性が向上したものと考えられる.しかしシリカ被覆Pt触媒は,炭素担持Pt触媒と比較して,純水素燃料を用いた場合でもその発電特性が極めて低いことが分かった.これはPt上で水素が活性化されるものの,Ptを被覆するシリカが絶縁体であるため,水素の活性化で生成した電子が外部に取り出せなかったためと考えられる.そこでシリカ被覆Pt触媒からのカーボンナノチューブ生成を試みた.カーボンナノチューブの電気伝導性は極めて高い.その結果,シリカ被覆Pt触媒にCOを添加した触媒は,700℃でのエチレン分解反応でカーボンナノチューブを生成することが分かった.
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