2012 Fiscal Year Annual Research Report
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22360337
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
山中 一郎 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (90240051)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 過酸化水素 / 膜触媒 / 電子プロトン混合伝導 / コバルト電極触媒 / 燃料電池 / メンブレンリアクター / グリーンケミストリー / 水素透過 |
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| Research Abstract |
23年度において，活性点モデルCoN2Cx構造に従って新電極触媒を開発し，過酸化水素最大選択率95%，過酸化水素最大濃度21wt%を達成できた．この結果は特筆すべき成果であるが実用化を考えた場合，集電体，ガス拡散層，カソード，ナフィオン，アノード，ガス拡散層，集電体といった燃料電池の複雑な構造がスケールアップの際に大きな障害となる．この問題点を解決するため24年度は，電子・プロトン混合導電性膜を開発し，これを用いた内部短絡型燃料電池（膜触媒）を作製し，過酸化水素合成を実施した．電子・プロトン混合導電性膜の作製は，ナフィオン分散液（プロトン伝導性材料）と各種カーボン粉体（電子伝導生材料）を混合し，超音波撹拌することによりナフィオン・カーボンペーストを調製し，これを成膜することにより行った．この膜の両面にPt/C触媒を塗布して膜触媒を作製した．この膜触媒を隔膜反応器にセットし，片側に水素とヘリウム混合ガスを流通させ，反対側に透過してくる水素とヘリウム量を定量することにより，膜触媒の水素透過性，選択性を評価した．その結果，ナフィオンとカーボンファイバーVGCFを重量比1:10で作製したものが良好な水素透過性を有し，水素/ヘリウム比500以上の選択性を発揮することを見出した．この電子・プロトン混合導電性膜を用いて，還元反応場側に昨年度開発した過酸化水素合成用触媒を塗布し，酸化側にはPt/C触媒を塗布し，酸素と水素を各々導入した．ガス導入により自動的に水素が透過し，酸素と反応して，中性の過酸化水素水が生成することを見出した．現在のところ，過酸化水素濃度15wt%，過酸化水素選択率45%と，充分な反応成績を得ることができた．本手法を発展させれば，膜触媒を用いた過酸化水素の直接合成の実用化が期待できる．
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24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 |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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