2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of non-precious metal carbon electrocatalysts for polymer electrolyte fuel cell by biomimetic approaches
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15H03857
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小野田 晃 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60366424)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 酸素還元触媒 / 非貴金属触媒 / 燃料電池 / 金属錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エネルギー・環境問題の克服が世界的に求められる中、固体高分子型燃料電池は、高効率なエネルギー変換を実現する技術として最も期待されている。しかし、カソードでの酸素から水への４電子還元を伴う酸素還元反応の高活性な電極触媒の開発が依然としてボトルネックとなっている。本研究では、高効率に酸素還元反応を触媒している生体の金属酵素の多核金属中心を規範とし、非貴金属活性点を組み込んだ含窒素カーボン電極触媒の開発を実施した。非貴金属原料とした芳香環拡張型の金属サレン錯体に加えて、より熱安定性が高いジアザヘキサベンゾコロネン誘導体を活用し、触媒活性点のプリカーサ-を調製後に焼成する手法により、触媒活性点デザインの技術を高め、高活性・高耐久性を実現した非貴金属カーボン電極材料の調製と酸素還元反応における触媒活性評価を行った。具体的には、Feとジアザヘキサベンゾコロネン誘導体を含む原料として作製し、バルカンX、ケッジャンブラック等の多種のカーボン担体を混合した上で、約1000 度Cで焼成後、酸洗浄により触媒を調製した。調製後の触媒を元素分析、誘導結合プラズマ発光分析、光電子分光により鉄と窒素を活性部位として含むことを確認した。このFeカーボン触媒とナフィオン膜と混合後に回転ディスク電極、あるいは回転リングディスク電極に塗布し、酸素飽和の過塩素酸溶液中で、酸素還元反応活性の評価を行ったところ、4電子還元反応がより効率的に進行していることが明らかとなった。また、酸素発生反応に対して活性を有する電極触媒が調製できていることを見出した。さらに、Feサイトを含む触媒の改良と、構造評価と活性評価を実施した。
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(12 results)
