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

燃料电池操作设计催化剂和光谱技术的开发

基本信息

批准号：
21K05125
负责人：
葛目陽義
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Yamanashi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The research purpose of this research topic is "[Evaluation Index] and [Measurement Method] for practical chemical research" and the development and introduction of catalyst materials for basic research. The development of fuel cells has been based on basic research and development, and the application of efficient fuel cells has been progressed.その为の Research Implementation Plan として (Project 1) オペランドspectrometry technology を発し, high-sensitivity spectrometry is possible under special environments of high temperature, humidity, and strong acidとする Increase the strength of the element child を开発する; (Project 2) Get the knowledge of られた・新たなフィードバックされた知见をbasedに新catalyst を开発する; の二つを挙げている. 2022 Project Research Project (Problem 1) Acid resistance, acid resistance, high heat resistance, electrochemical environment resistance situ/オペランドmeasurement possibilityとする（シリカ、チタニア、ジルコニア) The synthesis method of シェェル coated enhanced element was established and the physical property evaluation project was completed. It has high acid resistance (pH1), acid resistance (pH13), and high heat resistance (500oC).さらに3 kinds of のシェル material について Measurement conditions and environment , gold and silver ココアシェルナノ particles, gold star-shaped ナノ particles) are developed, and ultra-high sensitivity そのfield ラマン spectroscopic technology [measurement method] is achieved using chemical reagents.さらに日光セルについてプロトタイプのDesignがFinalしCreate stage stageにある. (Problem 2) について, アルカリwater electrolysis catalyst, として continuous bead type Ni alloy catalyst, の発にoriented, における surface adsorption on Ni electrode surface Kinds of electrode activity related to the explanation of the problem, (problem 1) the opening of the test under the conditions of the coated strongon The situ measurement was carried out, and the potential-dependent change of the surface adsorption species on the smooth Ni surface was directly exposed to the world. The first step was successful, and the paper is being written. The analysis of the continuous bead type Ni catalyst has been carried out, and the ultimate goal has been to develop the continuous bead type Ni alloy catalyst.