燃料電池用省白金・非白金電極界面設計研究

燃料电池节铂与非铂电极界面设计研究

基本信息

批准号：
13F03754
负责人：
森利之
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

燃料電池研究開発分野において、燃料電池デバイスの普及促進のために、白金電極使用量を、現状の1/10以下に削減したうえで、市販の白金電極触媒の性能を大きく超える電極触媒材料の開発を目指した研究を推進することが強く望まれている。Bretislav Smid博士と受け入れ研究者である森は、白金電極触媒とセリアナノワイヤとの界面構造を精密に解析し、そのうえで、白金-セリアナノワイヤ電極を作製することで、燃料電池内における白金量（現在は、総電極材料に占める白金量は50wt%程度）を、1/10である5wt%にしても、高い性能を有する新規省白金電極の開発を行うことを目的とした。平成27年度は、前年度の研究成果を踏まえ、白金担持量大幅低減に必要な界面構造を明らかにするために、電気化学データと光電子分光により得られた電極触媒表面組成分析結果の相関性を検討した。これまでの森グループの研究では、主としてPt4fスペクトルやCe3dスペクトルの変化に注目した研究が主であったが、今回は、酸素1sスペクトルのなかに含まれるPtとCeOx間の強い相互作用を裏づけるﾋﾟｰｸを探すことと、その電極性能の間の関係に注目して検討をすすめた。その結果、セリウム酸化物格子からの酸素である、C=O及びC-O由来の酸素ﾋﾟｰｸの分離に成功し、あわせて、これらのﾋﾟｰｸが、Pt担持セリアナノワイヤ電極触媒の電気化学的前処理により明瞭になることを明らかにした。電極性能が最も高い電極から、上述の特徴的なO1s中におけるセリウム酸化物格子からの酸素ﾋﾟｰｸが明瞭に観察されたことから、微少量白金とセリアナノワイヤ担体間相互作用を最大にするうえで必要な界面構造は、電極作製工程のひとつである、電気化学的前処理工程において形成されることが明らかになった。

在燃料电池研究和开发领域，非常需要将铂电极的量减少到当前水平的1/10以下，以促进燃料电池设备的扩散，并促进旨在开发远远超过远远超过可售出的铂金电催化剂的电催化材料的研究。主持人研究人员Bretislav Smid smid和Mori博士对铂电催化剂和陶瓷纳米线之间的界面结构进行了精确的分析，然后制造了铂 - 塞里亚纳米线电极，其目的是为了开发出高度含量高的量化电池，即使是燃料量的高度，即使是Plattium，in 50 ww platt in the Plattium in 50 ww plat int Plattim，即至1/10，5 wt％。在2015年，根据上一年的研究结果，我们研究了电化学数据与通过光电光谱法获得的电催化剂表面成分分析的结果之间的相关性，以阐明支持铂金量的大幅减少所必需的界面结构。 MORI组的先前研究主要集中在PT4F和CE3D光谱的变化上，但是这次我们研究了发现峰值的发现峰之间的关系，这些峰值支持PT和CEOX之间包含的PT和CEOX之间包含的强烈相互作用，而氧气光谱和电极性能中包含的峰值。结果，成功分离源自C = O和C-O的氧峰，这些氧峰是氧化岩晶格的氧气，而且很明显，通过对PT支持的ceria ceria nanowire电催化剂的电化学预处理可以清楚地看到这些峰。从具有最高电极性能的电极中，明确观察到了上述特征O1中氧化岩晶格的氧气峰，并且已经揭示出，在电化学预定量中形成了一部分，这是一部分，这是一部分，这是一部分。