分子修飾ポーラス電極の開発―燃料電池への応用―

分子改性多孔电极的开发-在燃料电池中的应用-

• 批准号: 01F00087
• 负责人: 大坂 武男
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00087/
• 关键词: ナノ微粒子; 酸素; 電解還元; 電極触媒作用; 過酸化水素; 自己組織化単分子膜; 金微粒子; 電気化学

本研究は,エネルギー変換効率が高く、環境負荷の低いエネルギー変換プロセスとしてその開発が期待されている燃料電池や空気電池における酸素電極の新たな開発を目的として行われ、次の成果を得た。1.金錯体水溶液のパルス電解析出法により、ナノメートルサイズの金微粒子を様々な電極基板上に作製できることを見出した。2.金ナノ微粒子修飾金電極は、金バルク電極と比較して酸性溶液中での酸素の過酸化水素及び過酸化水素の水への還元反応を著しく触媒する特異な電極触媒能を発現することをはじめて見出し、その速度論的解析を行った。3.金微粒子の特異な電極触媒作用は、それを構成する各単結晶面の比率と関連することを明らかにした。4.各種チオール化合物の自己組織化単分子膜を多結晶金電極のある特定の単結晶面だけに飽和吸着量以下吸着させる原理を確立した。Au(100)及びAu(110)面にチオールを吸着させた金多結晶電極では、酸素の過酸化水素への2電子還元反応は準可逆反応であることをはじめて発見し、その反応メカニズムを解明した。

本研究旨在开发用于燃料电池和空气电池的新型氧电极，有望开发为能量转换效率高、环境影响低的能量转换过程。获得了以下结果。 1.我们发现通过金络合物水溶液的脉冲电解沉积可以在各种电极基底上产生纳米尺寸的金颗粒。 2. 首次发现金纳米粒子修饰的金电极与块状金电极相比，具有独特的电催化能力，可显着催化酸性溶液中氧气还原为过氧化氢和过氧化氢还原为水的反应，并对其进行了动力学分析。 。 3. 研究表明，金颗粒独特的电催化作用与构成金颗粒的各个单晶面的比例有关。 4.我们建立了在低于饱和吸附量的情况下将各种硫醇化合物的自组装单层吸附到多晶金电极的特定单晶面上的原理。首次发现Au(100)和Au(110)表面吸附有硫醇的金多晶电极中氧生成过氧化氢的双电子还原反应是准可逆反应，并阐明了反应机理。

项目成果

L.Mao: "Mechanistic Study of the Reduction of Oxygon in Air Electrode with Manganese Oxides"Electrochim.Acta. 48・8. 1015-1021 (2003)

L.Mao：“锰氧化物还原空气电极中氧的机理研究”Electrochim.Acta 1015-1021 (2003)。

M.S.El-Deab: "Quasi-Reversible Two-Electron Reduction of Oxygen at Gold Electrodes Modifide with a Self-Assembled Submonolayer of Cystein"Electrochem.Commun.. 5・3. 214-219 (2003)

M.S.El-Deab：“用半胱氨酸自组装亚单层修饰的金电极上的氧的准可逆双电子还原”Electrochem.Commun. 5・3 (2003)。

T.Ohsaka(分担): "Metal Complexes and Metals in Macromolecules"Wiley-VCH(in press). (2003)

T.Ohsaka（贡献者）：“金属配合物和大分子中的金属”Wiley-VCH（印刷中）。

M.S.El-Deab: "Hydrodynamic Voltammetric Studies of the Oxygen Reduction at Gold Nanoparticles-Electrodeposited Gold Electrodes"Electrochim.Acta. 47. 4255-4261 (2002)

M.S.El-Deab：“金纳米粒子-电镀金电极氧还原的流体动力学伏安研究”Electrochim.Acta。

M.S.El-Deab: "An Extraordinary Electrocatalytic Reduction of Oxygen on Gold Nanoparticles-Electrodeposited Gold Electrodes"Electrochem.Commun.. 4. 288-292 (2002)

M.S.El-Deab：“金纳米粒子-电沉积金电极上氧的非凡电催化还原”Electrochem.Commun.. 4. 288-292 (2002)