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。

作者开发了一种采用聚合物共混纺丝法制备碳纳米纤维的方法。第一个目的是研究利用该方法制备细金属负载碳纳米纤维的可能性。基于此结果，我们制备了铂负载碳纳米纤维非织造布并将其应用于燃料电池电极，最终目的就是实现这一目标。目标。由于纳米纤维的制备方法已经确立，本研究对细金属的负载方法进行了基础研究。首先，将市售的具有钴阳离子交换功能的离子交换树脂分散在酚醛树脂中，并在1000℃下碳化。通过TEM观察到均匀分散在碳中的10nm左右的钴微粒。接下来，以纺丝为目的，制备聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸（PMA）的共聚物颗粒，并通过使用PMA中的-COOH的阳离子交换反应引入银离子。此外，它还涂有聚丙烯酸甲酯（PMMA），以防止颗粒熔化。涂覆的共聚物颗粒不熔并最终在1000℃下碳化。结果，10-20nm的银颗粒均匀地分散在碳颗粒表面上。在用通常的浸渍法担载的样品中，约40nm的银粒子不均匀地分布。尽管已证实阳离子交换法可有效生产微金属负载碳，但由于燃料电池电极需要几纳米的金属颗粒，因此还需要进一步研究。从本实验结果来看，通过阳离子交换反应将铂引入到共聚物细颗粒中，经PMMA包覆后，纺丝、不熔、碳化可制备负载细铂颗粒的碳纳米纤维，所得纳米纤维可用于制造这证实了该目标可以实现。