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本研究目的は燃料電池用触媒として、ナノ構造型白金触媒および自浄機能CO選択酸化触媒をハイブリッドし、フラーレン分子に担持した触媒を創製することにある。そのために(タスク1)カーボン担体や白金ナノ微粒子の粒径、形状の触媒活性への影響についての詳細な理解、(タスク2)フラーレン分子を担体とした場合の触媒活性への影響、(タスク3)異種遷移金属を白金ナノ微粒子に導入することによる自浄機能CO選択酸化触媒の発現を見出すことが必要となる。当該年度は、研究計画に従い(タスク1)および(タスク2)の研究を完了し、(タスク3)についても準備研究を行った。
(タスク1)の研究成果:白金ナノ微粒子触媒のカーボン担体や粒径、形状の触媒活性に与える影響について、各種炭素素材を用い、白金ナノ微粒子の形状を制御するために白金担持量を変化させて、それぞれ触媒を直接水素バブリング法で合成し、燃料電池触媒活性評価を行った。炭素担体の比較ではカーボンブラックおよびマルチウォールCNTが高触媒能を示し、触媒活性は白金担持量や白金原子間距離に線形に比例した。市販触媒と比較して白金含有量を21.8%に減少しても同等の触媒能を示す触媒の合成に成功し、触媒能の白金ナノ微粒子の形状、粒径による影響を解明した。
(タスク2)の研究成果:フラーレンを炭素担体とした触媒では電池出力が得られなかった。これはフラーレン分子の電気伝導性が著しく低いためで、CNTで代用した場合に非常に高い電池出力を得たことから、今後はCNTを利用して触媒創製を進めていく。
(タスク3)の準備実験結果:PEFC用触媒として異種遷移金属を加えた二元触媒を数種類合成し、比較検討した結果、亜鉛一白金混合触媒で高触媒能を示した。今後はこの組み合わせで、より安価で高性能な触媒創製に向けて最適化を行っていく。
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