2015 Fiscal Year Annual Research Report
担体界面制御による高活性燃料電池用先進的電極触媒の開発
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24350093
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
柿沼 克良 山梨大学, 総合研究部, 教授 (60312089)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 誠 山梨大学, 総合研究部, 教授 (10526734)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 固体高分子形燃料電池 / カソード / 電極触媒 / 触媒活性 / ナノ材料 / 担体 / 酸化物 / 白金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体高分子形燃料電池(PEFC)の電極触媒にはPt担持カーボン触媒が用いられている。カーボン担体は高比表面積、電子伝導パス、ガス拡散パスを兼ね備え、触媒活性に重要な役目を果たすものの、耐久性に課題がある。近年、カーボンと同様な高比表面積、電子伝導パス、ガス拡散パスもつ高耐久性担体が求められており、本研究では互いに結着させた連珠構造を有する酸化物ナノ粒子を中心に、新規担体の探索及び高活性なPt担持触媒の作製を行っている。
昨年までに、酸化スズ系を中心に、高比表面積と高電子伝導性を兼ね備え、連珠構造を有する新たな担体を合成することに成功した。また、Ptを担持してPt担持カーボン触媒と同程度の触媒活性を示すことや、高電位での耐久性を確認してきた。本年度はPtをPt合金にすることで、その酸素還元活性を向上させることを試みた。担持方法にはコロイド法を応用した。合金を形成する条件（温度、雰囲気）をX線回折法、高周波誘導結合プラズマ発光分光法、X線光電子分光法を用いて評価し、Pt100-xCox合金を任意な組成で合成することに成功した。また、合金触媒の粒子径を熱処理にて制御し、透過電子顕微鏡を用いてその直径が3nmに制御され、担体に対して配向していることを確認した。更に、走査透過型電子顕微鏡を用いてPt,Coが原子レベルで均一に分散していることも確認した。ハーフセルを用いて、触媒活性を調べたところ、市販触媒より約3倍向上していることを確認した。Pt合金を酸化物触媒に担持させると共にその触媒活性を市販触媒より大幅に向上させたことは、世界的にも初めての成果である。更に、Pt担持触媒にて固体高分子形燃料電池を組み立て、実条件下での発電性能を評価し、高活性と高耐久性を確認した。これにより、先進的新規固体高分子形燃料電池用電極触媒を提案すると共にその製造方法の提案を行うことができた。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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