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2023 年度 研究成果報告書

4族酸化物の中温型プロトン伝導性セラミック燃料電池の空気極への適用可能性

研究課題

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研究課題/領域番号 21K05257
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

石原 顕光  横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(教授) (30754006)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード中温型燃料電池 / 酸素還元触媒
研究成果の概要

近年、250~500℃の中温域で高いプロトン伝導性を示すセラミクスが開発されているが、空気極で起こる酸素還元反応の反応速度が遅く、エネルギー変換効率が低下する。そのため、中温域で安定であり、高い酸素還元活性を示す触媒材料の開発が必須である。本研究ではまず、電気化学評価を行うセルの開発を進め構造が簡単なセルを実現した。それを用いて、貴金属を含む様々な触媒の酸素還元活性を評価したところ、白金などの貴金属触媒は、液体電解質中では、酸化物の形成が進行し、酸素還元を阻害することがわかった。一方、セラミクス電解質を用いた場合、貴金属触媒は平衡電位を達成でき、質の良い活性点となりうることが示された。

自由記述の分野

エネルギー変換化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって開発した電気化学セルにより、これまで行われていなかった中温域での触媒材料の電気化学特性評価が比較的簡便に可能となった。このセルにより新規触媒開発が加速される。また、中温域での液体電解質とセラミクス電解質では、材料の安定性が大きく異なることがわかった。特に貴金属触媒では、セラミクス電解質を用いた場合には、安定であり、さらに酸素還元反応の理論電位を示すことがわかった。このことは、貴金属触媒は高い酸素還元触媒能を有することを示しており、触媒層の構造を制御して、大きな電流を取り出せるようにすれば、高効率でのエネルギー変換が可能であることを示唆している。

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公開日: 2025-01-30  

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