シリカ被覆Ptナノ粒を用いた新規PEFC電極触媒の開発

使用二氧化硅涂覆的 Pt 纳米颗粒开发新型 PEFC 电催化剂

基本信息

批准号：
18850019
负责人：
中川敬三
金额：
$ 1.68万
依托单位：
The University of Tokushima (2007)Kyushu University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

PEFC電極触媒について、アノード電極ではPtのCOによる被毒が、カソード電極ではPtの溶出が問題となっている、本研究ではこれらの問題に対応可能なPt電極触媒を最終目標として、シリカ被覆Ptナノ粒子を用いた電極触媒の研究開発を行った。以下に得られた結果について示す。1シリカ被覆PtをPEFCのアノード電極に用いた場合、シリカ層によるH_2とCOの分離により、COを100ppm含む水素を供給した場合でCO被毒耐性が得られた。またシリカ被覆PtにCoを添加し700℃でエチレン分解を行うことでカーボンナノチューブ(CNT)を生成させた場合、高い発電特性が得られたが、一方CO被毒耐性が低下した。シリカ内部のPt上で水素が活性化され、生成した電子がCNTにより効率よく移動したため発電特性は向上するが、CNT生成に伴いシリカの細孔構造が崩れたためCO被毒耐性を保つには至らなかったと考えられる。CO被毒耐性については、今後シリカ被覆Pt触媒の電子伝導性の向上に対する別のアプローチが必要であると考える。2カーボンナノチューブを生成したシリカ被覆Pt触媒をカソード電極に用いて、電位変動によるPt溶出耐久試験を行った。炭素担持Pt触媒では500回のサイクルで発電特性が半減したものの、シリカ被覆Pt触媒ではPtのシンタリングを抑制させることができ、発電特性が保たれるという結果が得られ、高い溶出耐性が示された。このようにPt溶出耐性について、シリカ被覆Pt触媒が有効であるという重要な知見が得られた。

对于PEFC电极催化剂，阳极电极处的Pt被CO中毒以及阴极电极处的Pt洗脱是问题。在本研究中，最终目标是创建可以解决这些问题的Pt电极催化剂。以及使用纳米粒子的电催化剂的开发。所得结果如下所示。 1 当使用二氧化硅包覆的Pt作为PEFC的阳极电极时，由于二氧化硅层将H_2和CO分离，因此在供应含有100ppm CO的氢气时获得了抗CO中毒能力。此外，当通过向二氧化硅涂覆的Pt添加Co并在700℃下进行乙烯分解来生成碳纳米管(CNT)时，获得了高发电特性，但另一方面，耐CO中毒性降低。氢在二氧化硅内部的Pt上被激活，产生的电子被有效地转移到CNT，改善了发电特性，但是随着CNT的产生，二氧化硅的孔结构崩溃，从而难以维持耐CO中毒性。以为没有这样的事。关于抗一氧化碳中毒能力，我们认为未来需要采取不同的方法来提高二氧化硅涂层铂催化剂的电子电导率。 2 使用生产碳纳米管的二氧化硅涂覆的 Pt 催化剂作为阴极，利用电位波动进行 Pt 洗脱耐久性测试。尽管碳负载Pt催化剂的发电特性在500次循环后减半，但二氧化硅涂覆的Pt催化剂能够抑制Pt烧结并保持其发电特性，表现出高耐洗脱性。通过这种方式，获得了重要的发现，即二氧化硅涂覆的 Pt 催化剂在耐 Pt 洗脱方面是有效的。