2015 Fiscal Year Annual Research Report
金属－酸化物界面のCO選択酸化特性を利用した燃料電池アノード極のCO被毒抑制
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25410201
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| Research Institution | Kobe City College of Technology |
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Principal Investigator |
久貝 潤一郎 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80617134)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 孝夫 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00174798)
中川 貴 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70273589)
清野 智史 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90432517)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 金属―酸化物複合粒子 / ナノ粒子触媒 / 水素酸化 / 一酸化炭素選択酸化 / 耐被毒特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度はPt-Ce/CおよびPt-Ru/C触媒の構造と一酸化炭素(CO)選択酸化特性、燃料電池アノード触媒としての耐CO被毒特性の関係を調べた。これまでにCO酸化に対する選択性がPtと酸化物の界面に依存することを見い出したが、Pt-CeやPt-Ru触媒においても第二元素(Ce,Ru)が酸化物のときに一酸化炭素を選択的に酸化することを確認した。特にPt-Ruは低CO濃度(約500ppm)においても選択性が高く、80～100℃でCOを80％低減できることがわかった。また、炭素に酸化Ruを含浸担持後Ptを液相法で担持した場合と、液相法でPt/Cを担持後酸化Ruを含浸担持した場合では後者の方が選択性に優れることもわかった。これらの触媒を用いて燃料電池の膜電極接合体を作り、水素のみ、150 ppmのCOを含む水素、150 ppmのCOとO2を含む水素をそれぞれアノードに供給した場合の電流－電圧特性を測定したところ、市販Pt-Ru触媒がいずれの燃料組成でもI-V特性に変化がなく高い耐CO被毒特性を示したのに対し、Ptと酸化Ruまたは酸化Ceを別々に担持した触媒はCO存在下でセル電圧が低下し、燃料にO2を加えても改善は認められなかった。単一合金相としてPtと第二元素のペアを触媒表面に作る必要があることがわかった。一方、CO濃度によっては、酸化RuをPt-Ru合金と共存させ、その構造を最適化することにより、電極上で高選択的にCOを酸化しCO被毒を緩和できる可能性も残された。3年間を通して、炭素担持Pt－酸化物複合粒子の構造制御及び得られた複合粒子の構造と耐CO被毒特性の相関関係の洗い出しの二項目を検討した。触媒合成では、液相還元法で用いる保護剤分子の構造によって、粒子構造の制御を可能にした。CO被毒耐性については酸化物が電極上でCOを酸化しCO被毒を緩和する可能性を見い出した。
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