| 研究概要 |
燃料電池等に使用される実用的な粉体電極触媒が二次元平板電極と異なる要因として,その三次元的不均一ナノ粒子構造があげられる。本研究は,電極反応を生ずる反応場としての三相界面の高機能化のため,触媒微粒子の大きさ,粒子間距離を独立制御した電極触媒アーキテクチャーを作製し,それを使用した電気化学反応に関する研究を行う。また,粉体触媒の立場からも,それを用いる膜電極接合体(MEA)ならびに燃料電池に関係する研究を推し進める。本年度の主要な研究成果は,次の通りである。第一に,平滑なグラッシーカーボン(GC)基体に,マスクファブリケーション法を用いて,微小Ptめっきを行った。当該手法は,GC上に絶縁性高分子薄膜を設け,走査型プローブ顕微鏡のカンチレバーでスクラッチするものであり,スクラッチ間隔と距離を独立制御してPtめっきを施した電極を得た。これら電極を作用極に使用して,酸素還元における過酸化水素の副成を走査型電気化学顕微鏡(SECM)にて評価計測した。次に,マスクスクラッチ法で作製したPtめっき電極を電位掃引ハザードに曝し,同一部位を劣化前後でex-situ SEM観察する研究手法を開発した。これにより,電気化学的ハザードによるPt溶解の挙動が連続的に可視化されるようになった。さらに,実際の粉体電極触媒を用い,メタノールと酸素の共存下における反応選択性の研究を,SECMを使用して行った。各種白金担持カーボン(Pt/C)をスクリーニングして,メタノール酸化と酸素還元に各々選択性を有するPt/Cを見出した。また,粉体電極触媒を用いて作製したMEAにおいて,膜厚方向の反応物(メタノールと酸素)の移動現象を電気化学的に評価した。以上,本研究の遂行により粉体触媒電極と平板電極のギャップを埋める研究が進展した。
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