ナノ構造カーバイドを用いた直接アルコール燃料電池の開発

使用纳米结构碳化物开发直接醇燃料电池

基本信息

批准号：
12F02073
负责人：
中川紳好
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

Wでは静電紡糸で得られた金属含有カーボンナノファイバーの酸化、その後の炭化処理により、直径数十nm程度の微粒子カーバイドの合成に成功した。XRDの解析結果からWCが得られていることが分かった。このメタノール酸化活性を調べたところ、電位1V_<vs.NHE>付近に酸化電流ピークが観察され、メタノール酸化活性を示した。この酸化電流ピークはNiを添加した場合に増大し、Ni添加で酸化活性が増大することが分かった。Ni添加の場合、WCに加え、W_2CおよびWO_3の生成が確認された。MoではMoCl_2とポリアクリロニトリルを原料に用いて、静電紡糸法によるファイバーの酸化、その後の炭化処理で微粒子触媒が得られた。炭化温度を1400℃にすることで、Mo_2C,Mo_3C_2およびMo,MoO_2の混合粒子が得られた。この粒子の場合、メタノール酸化活性は作製したWCのものよりも高い傾向にあった。TiではTiCl_4とポリアクリロニトリルを原料に用いて、静電紡糸法によるファイバーの酸化、その後の炭化処理で微粒子触媒が得られた。炭化温度を変化させ1400℃まで上昇させたが、いずれの温度でもTiの炭化物は得られず、窒化物と炭化物の混合であるカーボナイトライドが得られた。作製した粒子からはメタノール酸化活性は殆ど観察できなかった。Ti含有のナノファイバーを調整する中で、酸化チタン微粒子をカーボンナノファイバーに含んだコンポジットナノファイバーがPtRu微粒子の触媒能を増大する優れた担体になることを見いだし、これを電気化学会の国際会議で発表した。

W通过氧化静电纺丝获得的含金属碳纳米纤维，然后将其碳化，成功合成了直径为数十纳米的细碳化物颗粒。由XRD分析结果可知，得到WC。当研究该甲醇氧化活性时，在1V_<vs.NHE>电位附近观察到氧化电流峰，表明甲醇氧化活性。发现当添加Ni时该氧化电流峰增加，并且氧化活性随着Ni的添加而增加。在添加Ni的情况下，除了WC之外还确认了W_2C和WO_3的形成。对于Mo，以MoCl_2和聚丙烯腈为原料，通过静电纺丝氧化纤维，然后碳化得到细颗粒催化剂。将碳化温度设定为1400℃，得到Mo_2C、Mo_3C_2和Mo、MoO_2的混合颗粒。在该颗粒的情况下，甲醇氧化活性往往高于所制备的WC。对于Ti，以TiCl_4和聚丙烯腈为原料，通过静电纺丝氧化纤维，然后碳化得到细颗粒催化剂。改变碳化温度并升高至1400℃，但在任何温度下均未获得Ti碳化物，而获得作为氮化物和碳化物的混合物的碳氮化物。从制备的颗粒中几乎观察不到甲醇氧化活性。在制备含钛纳米纤维时，我们发现碳纳米纤维中含有氧化钛颗粒的复合纳米纤维是提高 PtRu 颗粒催化能力的极好载体。