単一的な微小多孔質構造を有する複酸化物電極の湿式作製法の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15329
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 研究機関: 地方独立行政法人京都市産業技術研究所
• 研究代表者: 紺野 祥岐 地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (60774643)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: めっき / アノード酸化 / 陽極酸化 / 鉄合金 / 酸素還元反応 / 酸素発生反応 / 電極 / 多孔質

研究成果の概要

多孔質構造の複雑化や触媒粒子の凝集を抑止し，電極表面の利用効率の高いナノ多孔質電極触媒層を形成する手法として，合金めっき膜のアノード酸化を提案した。本研究では，鉄合金めっき膜の合金元素としてMn，Niなどを加え，これをアノード酸化及びポスト熱処理することで，酸素還元・酸素発生反応（ORR・OER）に対して高活性な鉄系複酸化物からなる多孔質膜を作製できることを明らかにした。Fe-Ni合金めっき膜上では，通常の溶製Fe-Ni合金上では見られない特異な構造の多孔質膜が生成することを発見した。また多孔質アノード酸化膜のポアの長さとポア径がORR・OER時の電極表面の利用効率に及ぼす影響を明らかにした。

自由記述の分野

電気化学，表面処理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，組成を制御した鉄合金めっき膜のアノード酸化によって，酸素還元反応・酸素発生反応（ORR・OER）に触媒活性な複酸化物からなる多孔質膜を生成できること,及び作製した多孔質膜のポア構造が電極特性に及ぼす影響を明らかにした。まためっき膜のアノード酸化特有の新奇な材料を創製できる可能性を発見した。本研究は既存の塗布法にはない長所を有し，安価かつ量産性にも優れためっきとアノード酸化法を用いた新規プロセスによって，良好なORR・OER電極を作製し得ることを示したことから，燃料電池や水電解技術における機能性電極の高機能化と低コスト化に資することで，カーボンニュートラル社会の実現などに貢献する。