ダイレクトメタノール形燃料電池用ヘテロ界面制御Pt-CeO_2電極の合成と評価

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19651038
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 森 利之 独立行政法人物質・材料研究機構, 燃料電池材料センター, 副センター長 (80343854)
• キーワード: アノード / 燃料電池 / ヘテロ界面 / クラスター / エコマテリアル

研究概要

燃料電池の普及促進のために、燃料としてメタノールを用いるダイレクトメタノール形燃料電池以外にも、低純度の水素を用いる燃料電池の開発を行い、持続社会形成に資する、新しい環境低負荷型電極(主としてアノード)の提案が強く望まれている。こうした背景をふまえて、本課題提案者はこれまでに、Ruに代わる資源豊富な材料として、酸化セリウム(セリア:CeO_2)を用いて、既存のPt-Ru合金電極を超える性能(高いピーク電流密度と低いメタノール酸化開始電位)を持つアノードの開発を行ってきた。本年度の研究では、この成果をもとに、PtとCeO_2間における電子-欠陥相互作用を最大限に引き出し、革新的高特性を有する環境低負荷型電極開発を行うために、ミストCVD法を用いた、Pt-CeO_2ナノクラスターの合成のための予備実験と、これまでの白金担持量の大幅な低下や電極性能の安定性の評価などを行った。
その結果、ミストCVD法を用いることで、特に白金担持量が少ない領域で高い性能を確認した。また、これまでの合成法で、白金担持量を5wt%まで低下させた試料(これまでは、白金量30wt%で検討していた)を作製し、その特性を評価したところ、白金担持量を5wt%まで低下させても、市販の白金30wt%含有したPt-Ru合金電極よりも高い性能を確認した。また、本研究で扱っている白金セリア複合電極について、1200サイクルまでの安定性試験を行ったところ、市販のPt-Ru合金電極と同程度の安定性も確認し、燃料電池用電極材料として有用性を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Anode properties of Pt-CeO_2 composite electrode materials for directmethanol fuel cells application (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Mori T, Ou DR, Ye F, Drennan J
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan Vol.32(4) ページ: 967-970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical activity of methanol oxidation reaction on Pt-CeO_2-SnO_2 composite electrode for direct methanol fuel cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Mori T, Togasaki H, Tada A, Matolin V, Drennan J
  • 雑誌名: proc.EcoDesign2007(5th International Symposiumon Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing), December10-13, Tokyo, Japan, edited by Union of EcoDesigner, published by The Japan Society for Precision Engineering ページ: 1-3
• [雑誌論文] Anode ploperty of Pt-CeO_2-SnO_2 composite electrode for methanol oxidation reaction (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Mori T, Togasaki H, Tada A, Matolin V, Drennan J
  • 雑誌名: proc.24th Japan-Korea International Seminar on Ceramics(Yamaha Resort"Tsumagoi", Kakegawa, Shizuoka, Japan, November20-22, 2007), edited by Akio Kato and Toshio Ogawa, published by the organizing committee of the 24th international Japan-Korea seminar on ページ: 655-658
  • 査読あり
• [雑誌論文] 燃料電池用固体電解質および電極材料開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森 利之, 金 済徳, アジャヤン・ビヌ
  • 雑誌名: NIMS NOW, Vol.7(6) Vol.7(6) ページ: 4
• [産業財産権] アノード材料とその製造方法及びこのアノード材料を用いた燃料電池 (2007)
  • 発明者名: 森 利之、高橋 基、ウラティミール マトリン、イバ マトリノーバ
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 公開番号: 特許特開2007-216867
  • 出願年月日: 2007-08-23