ポリマーブレンド紡糸法による燃料電池用電極の新規調製法の開発

聚合物共混纺丝法开发燃料电池电极新制备方法

基本信息

批准号：
17656231
负责人：
大谷朝男
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

筆者らは,ポリマーブレンド紡糸法を用いるカーボンナノファイバの調製法を開発した。この方法を用いて,微小金属担持カーボンナノファイバ調製の可能性を検討することが最初の目的で,この成果に基づいて,白金担持カーボンナノファイバ不織布を調製し,燃料電池用電極への用途展開を図ることが最終目的である。ナノファイバの調製法は確立しているので,本研究では,微小金属担持法について基礎的検討を行った。最初は,コバルトで陽イオン交換した市販のイオン交換樹脂をフェノール樹脂中に分散させ,1000℃で炭素化した。TEMにより,炭素中に均一に分散した10nm前後のコバルト微粒子が観察された。ついで,紡糸を念頭において,ポリアクリロニトリル(PAN)とポリアクリル酸(PMA)のコポリマー微粒子を調製し,PMA中の-COOHを利用して陽イオン交換反応により銀イオンを導入した。さらに微粒子の融着を防止するためにポリアクリル酸メチル(PMMA)で被覆した。被覆コポリマー粒子を不融化,最後に1000℃で炭素化した。その結果,10-20nmの銀粒子がカーボン粒子表面に均質に分散した。通常の浸漬法で担持した試料においては,40nm程度の銀粒子が不均一に分布した。陽イオン交換法が微小金属担持カーボンを作る上で有効なことを確認できたが,燃料電池用電極では数nmの金属粒子が要求されるので,さらなる検討が必要である。本実験結果から,コポリマー微粒子に陽イオン交換反応で白金を導入,PMMAで被覆後,紡糸,不融化,炭素化すれば微小白金粒子担持カーボンナノファイバが調製でき,えられたナノファイバを抄紙することで目標を達成できることを確認できた。

作者开发了一种使用聚合物混合物旋转制备碳纳米纤维的方法。第一个目的是研究使用此方法制备细金属支撑的碳纳米纤维的可能性，最终目标是根据此结果制备铂支持的碳纳米纳米纤维非织物织物，并根据燃料电池电极进行应用。由于已经确定了纳米纤维的制备方法，因此这项研究对微米支持方法进行了基本研究。最初，将与钴交换的市售离子交换树脂分散在酚醛树脂中，并在1000°C下变成碳。通过TEM观察到大约10 nm处的钴细颗粒在碳中均匀分散。接下来，考虑到旋转，制备了聚丙烯腈（PAN）和多丙烯酸（PMA）的细细性共聚物颗粒，并使用-COOH在PMA中通过阳离子交换反应引入银离子。此外，为了防止细颗粒融合，将涂层涂层涂有甲基聚丙烯酸酯（PMMA）。注入涂层的共聚物颗粒，最后在1000°C下碳酸化。结果，将10-20 nm的银颗粒均匀分散在碳颗粒的表面上。在通常的浸入法携带的样品中，大约40 nm的银颗粒分布不均匀。尽管已经确认阳离子交换方法有效地制造了微米支撑的碳，因为燃料电池电极需要几个NM的金属颗粒，因此需要进一步研究。从该实验的结果来看，通过阳离子交换反应将铂引入共聚物细颗粒，与PMMA涂层，旋转，注入和碳化，可以制定与微纤维颗粒的碳纳米纤维，并可以实现带有纳米纤维的碎屑。