2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high active catalyst for fuel cell by controlling interface and electronic state of interface
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17H03410
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
柿沼 克良 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任教授 (60312089)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 誠 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (10526734)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 貴金属担持触媒 / 多孔性材料 / 電極触媒 / 電子輸送特性 / 触媒活性 / 燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高活性と高耐久性を備える先進的新規固体高分子形燃料電池用電極触媒の創製及び新規機能の創出を目標に研究を進めている。最終年度はPtの担持方法を改良し、新規担体等へPtの担持量を>20wt％にすることに成功した。その結果、Pt担持触媒の電気伝導度と触媒活性を更に向上することを見出し、単セルでの抵抗を半減させることにも成功した。触媒界面をSTEM-EDX及びXRDにてXRDによる解析でPtSn合金の挿入が確認されていることを確認し、XPSにて触媒-担体相互作用（触媒から担体への電子ドネーション）が生じていることを確認した。上記触媒のPt担持量、界面構造、電子状態変化を明らかにすることで、貴金属を担持した多孔性酸化物の電子輸送特性の向上と酸素還元反応の活性向上を見出すと共に、そのメカニズムを解明するに至った。この成果は、ガス拡散電極における触媒設計の基本指針になると考えられる。
また、酸化物担体の親水性を利用したPt/担体/気相の三相界面の設計に成功した。従来の触媒ではアイオノマーの均一被覆が困難であり、Pt表面に多くのアイオノマーが存在していた。このアイオノマー中の酸素拡散抵抗による過電圧の増加を解決する新たなコンセプトになると思われる。また、酸化物担体へのガス輸送も容易になり、大気抵抗スイッチングメカニズムを応用して耐久性アノード触媒の開発へとつながった。この触媒によりカソード側の耐久性も大幅に向上することが見込まれる。これらの新たな概念は、燃料電池触媒の新たな機能創出につながると思われる。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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