研究課題
固体高分子型燃料電池(PEFC)は、アノード極の水素の酸化反応およびカソード(空気極)で起こる酸素の4電子還元反応を利用している。このうち、酸素の4電子還元反応に対する活性化過電圧が大きいため、燃料電池の発電特性が大きく低下する。すなわち、民生用として広く燃料電池が普及するには、カソードに用いられる白金量を大幅に低減できる高性能な触媒の開発が必要である。ただし、強酸性条件下で高い酸素還元活性を維持できる元素は白金以外には見出されていない。本研究では、逆ミセル法を用いて、Pt-Fe系およびPt-Cu系触媒担持カーボンを合成し、その構造や酸素還元活性を明らかにすることともに、MEAを作製して燃料電池の発電特性を評価する。本年度は、逆ミセル法による、Pt-Fe系およびPt-Cu系触媒担持カーボンの合成条件を確立した。すなわち、有機相としてはデカンとシクロヘキサンが適していること、界面活性剤としては最も一般的なAOTが利用できることを明らかにした。さらに、調製温度や最適Rw値を決定した。XRD測定の結果、逆ミセル法で調製した試料はいずれも合金化しており、比較的高分散に担持されていることがわかった。一般的な電気化学特性評価および回転ディスク電極による酸素還元活性について評価を行ったところ、市販の電極触媒よりも高い酸素還元活性を示すことがわかった。そこで、パルススプレー式触媒塗布装置を用いて膜電極接合体(MEA)を作製し、燃料電池特性を評価したところ、白金触媒量を大幅に低減しても比較的高い出力特性が得られることがわかった。ただし、Fe系およびCu系触媒いずれの場合にも、強酸性条件下で触媒が安定作動するかを評価する必要がある。
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Advanced Functional Materials 19
ページ: 545-553
