| 研究課題/領域番号 |
25390045
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
早瀬 仁則 東京理科大学, 理工学部, 教授 (70293058)
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| 研究分担者 |
鈴木 崇弘 大阪大学, 工学研究科, 助教 (90711630)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 燃料電池 / MEMS / 多孔質シリコン / 多孔質白金 / 多孔質パラジウム / UPD / SLRR |
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| 研究実績の概要 |
昨年度に引き続き、従来使用していた多孔質白金触媒層に変えて、多孔質パラジウム層のパラジウム表面上に、電気化学的原子層堆積手法により、わずかに白金を析出させたPd-Pt触媒層の検討を進めた。
この方法では、パラジウムの表面にUnderpotential deposition (UPD)により単原子層の銅を堆積させる。その次に、表面の銅を白金に置換するSurface Limited Redox Replacement (SLRR)反応により原子層レベルの白金堆積が可能になる。昨年度の研究により、このUPD-SLRRにより形成したPd-Pt触媒が耐一酸化炭素耐性が高いことが示唆された。今年度は、100ppmの一酸化炭素（CO)を含む水素を燃料として発電実験を重ね、有意な性能低下が見られないことを確認した。
イオン化する際、銅は2価であり、4価の白金イオンを用いているため、理想的に反応が進んだとしても、銅の半分しか白金は堆積しない。したがって、UPD-SLLRによるPd-Pt触媒では、白金とパラジウムの境界が多量に露出していることが想定される。この白金とパラジウムの界面が、耐CO特性に有効に働いているのではないかと、現在、我々は考えている。この仮説を裏付けるために、今年度は、パラジウム上に数nmの白金粒子を堆積させる触媒形成を試みた。多孔質触媒層内に均等に堆積させることはまだ実現できていないが、こうした方法により形成した触媒では、高い耐CO性は得られなかった。このことは、白金とパラジウムの界面が耐CO特性に重要な働きをしていることを示唆しており、さらなる研究を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
開発を進めている触媒層は、白金の使用量を削減したにも関わらず、従来に近い発電性能が得られている上に、一酸化炭素による被毒を受けにくい優れた特性が得られている。ここの特性により、燃料電池の一酸化炭素許容量を増やすことが出来れば、水素生成、特に、バイオマス等から水素を製造する際のコストを大幅に下げることが期待できるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
予想していなかった、高い一酸化炭素耐性が得られており、今後は長期耐久試験等を行い、UPD-SLRRによるPd-Pt触媒形成手法の最適化を進める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品であるシリコンウエハ(25万円程度)および貴金属試薬(10万円程度)を購入予定であったが、年度内は購入済みの在庫で間に合ったため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
上記消耗品の在庫はわずかであり、すみやかに購入する予定である。
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