Development of operando-designed catalyst and spectroscopic technique for fuel cells

本研究課題の研究目的は『「実用化研究の【評価指針】と【測定法】」を基礎研究の触媒素材開発に導入することで、燃料電池開発に役立つ基礎研究の知見をオペランド研究で獲得し、効率的に燃料電池の実用化を進めること』である。その為の研究実施計画として（課題１）オペランド分光計測技術を開発し、高温・多湿・強酸などの特殊環境下でも高感度分光計測を可能とする増強素子を開発する；（課題２）得られた知見・新たなフィードバックされた知見を基に新触媒を開発する；の二つを挙げている。2022年度の課題研究では（課題１）について耐酸性・耐アルカリ性・耐高熱性・電気化学環境下でのin situ/オペランド計測を可能とする（シリカ、チタニア、ジルコニア）シェル被覆増強素子の合成法確立・物性評価を計画通りに終了した。さらにそれぞれ高い耐酸性（pH1）、耐アルカリ性(pH13)、耐高熱性(500oC)を有することを実証した。さらに3種類のシェル素材について測定条件・環境への汎用性・適応性を強化するために3種類の核増強素子（金ナノ粒子、金銀コアシェルナノ粒子、金星形ナノ粒子）に展開し、超高感度その場ラマン分光技術【測定法】の実用化を達成した。さらに分光セルについてプロトタイプの設計が終了し作成段階にある。（課題２）について、アルカリ水電解触媒として連珠型Ni合金触媒の開発に向けて、Ni電極表面における表面吸着種と電極活性との相関を解明するために、（課題１）で開発したジルコニア被覆増強素子によるアルカリ条件下でのin situ測定を実施し、平滑Ni表面における表面吸着種の電位依存変化の直接検出に世界で初めて成功し、論文執筆中である。続いて連珠型Ni触媒の分析を進め、さらに最終目標である連珠型Ni合金触媒へと展開していく。

本研究課題の研究目的は『「実用化研究の【評価指針】と【測定法】」を基礎研究の触媒素材開発に導入することで、燃料電池開発に役立つ基礎研究の知見をオペランド研究で獲得し、効率的に燃料電池の実用化を進めること』である。その為の研究実施計画として（課題１）オペランド分光計測技術を開発し、高温・多湿・強酸などの特殊環境下でも高感度分光計測を可能とする増強素子を開発する；（課題２）得られた知見・新たなフィードバックされた知見を基に新触媒を開発する；の二つを挙げている。2022年度の課題研究では（課題１）について耐酸性・耐アルカリ性・耐高熱性・電気化学環境下でのin situ/オペランド計測を可能とする（シリカ、チタニア、ジルコニア）シェル被覆増強素子の合成法確立・物性評価を計画通りに終了した。さらにそれぞれ高い耐酸性（pH1）、耐アルカリ性(pH13)、耐高熱性(500oC)を有することを実証した。さらに3種類のシェル素材について測定条件・環境への汎用性・適応性を強化するために3種類の核増強素子（金ナノ粒子、金銀コアシェルナノ粒子、金星形ナノ粒子）に展開し、超高感度その場ラマン分光技術【測定法】の実用化を達成した。さらに分光セルについてプロトタイプの設計が終了し作成段階にある。（課題２）について、アルカリ水電解触媒として連珠型Ni合金触媒の開発に向けて、Ni電極表面における表面吸着種と電極活性との相関を解明するために、（課題１）で開発したジルコニア被覆増強素子によるアルカリ条件下でのin situ測定を実施し、平滑Ni表面における表面吸着種の電位依存変化の直接検出に世界で初めて成功し、論文執筆中である。続いて連珠型Ni触媒の分析を進め、さらに最終目標である連珠型Ni合金触媒へと展開していく。