有機ハイドライドを利用するリバーシブル直接型マイクロ燃料電池の基礎技術研究開発

有机氢化物可逆直接微型燃料电池基础技术研发

基本信息

批准号：
15655054
负责人：
市川勝
金额：
$ 2.37万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

平成16年度には、15年度にひきつづき新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析し、ナノスケールでの触媒調製技術を用いた高活性触媒の触媒設計・開発の指針とした。また水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、特に2-プロパノールなど第二級アルコールに属する「有機ハイドライド」燃料電池の出力の向上を図るとともに、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。まず(1)白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行った。特にXRD, XAFS等による分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、(2)従来型シングルセルを用いた電流-電圧特性(発電反応)の観測と同時に反応物・反応生成物のガスクロ分析、I-V特性ならびにインピーダンス測定により、「有機ハイドライド」電気二重層における酸化反応の反応機構の解明を行った。これにより反応の律速段階は燃料である2-プロパノールの電極酸化と生成したアセトンの脱離であることを明らかにした。さらに、(3)水の電気分解とアセトン、ビフェニルの水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。アセトンを還元水素化するカソード触媒の影響を調べたところ、カソード触媒として白金黒を用いた場合と、炭素担持触媒を用いた場合では、水電気分解および水素酸素系燃料電池運転においても白金黒触媒の場合で過電圧が大きく、セル電圧値の増大もしくは降下が大きいという結果となることを明らかにした。更に、燃料供給法としては溶液供給よりも気化供給でより高効率の充電特性が観測された。今後は発電、充電とも、さらなる電極反応の詳細なメカニズムの解明とともに高活性なアノード触媒の開発が必要であり、現在研究を継続して行っている。

2004年，继2004年之后，我们利用各种电化学测量、气体分析和光谱技术，分析了新型燃料有机氢化物的电极反应机理，并采用了纳米级催化剂制备技术，为催化剂的设计和开发提供了指导。高活性催化剂。我们还开发了水电解和“有机氢化物”氢化相结合的充电技术，旨在提高2-丙醇等仲醇类“有机氢化物”燃料电池的产量，并对可充电电池的开发进行了基础研究。关于燃料电池的发展。首先，（1）我们制备并表征了高活性催化剂，主要是铂。具体地，通过使用XRD、XAFS等和TEM的分析来评价催化剂的粒径、分散度、电子状态等。 (2) 在使用传统单电池观察电流-电压特性（发电反应）的同时，我们还进行了反应物和反应产物的气相色谱分析、I-V特性和阻抗测量，以确认电中的氧化。阐明了双层有机氢化物的反应机理。这表明反应中的决定速率步骤是燃料、2-丙醇的电极氧化以及产生的丙酮的消除。此外，(3)通过将水的电解与丙酮和联苯的氢化反应相结合，观察了电流-电压特性(充电反应)，并评估了催化剂的性能。当我们研究阴极催化剂对丙酮还原加氢的影响时，我们发现当使用铂黑作为阴极催化剂以及使用碳载催化剂时，铂黑催化剂对于水电解和制氢也有效。氧燃料电池运行时，过电压较大，导致电池电压值大幅上升或下降。此外，作为燃料供给方法，观察到汽化供给比溶液供给更有效的充电特性。未来需要进一步阐明电极反应的详细机理，开发用于发电和充电的高活性阳极催化剂，目前我们正在继续研究。