Novel nano composite anode for efficiency improvement of direct ammonia fuel cell

用于提高直接氨燃料电池效率的新型纳米复合阳极

• 批准号: 21K05237
• 负责人: 井野川 人姿
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Sojo University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05237/
• 关键词: 層状複水酸化物; 金属ナノ粒子・金属ナノクラスター; 半導体; 電極; 触媒; 水素; 燃料電池; 金属クラスター; アンモニア; カーボンフリー

計画の通り、材料のスクリーニングに関わる研究を実施した。マグネシウムとアルミニウムからなる層状複水酸化物の層間に形成する金属コバルトナノ粒子/ナノクラスターの粒径を1 ～ 5 nm程度の範囲で制御する方法を見出した。また、コバルト以外にも、鉄、ニッケル、銅の金属ナノ粒子/ナノクラスターをコバルトと同様の方法で層状複水酸化物の層間に形成できることを見出した。導電性の層状複水酸化物の合成と層間への金属ナノ粒子/ナノクラスターの導入については、当初計画していた合成手順では狙い通りに合成できないことが判明したため、合成方法を改善した。その結果、金属銅ナノ粒子と複合した導電性層状複水酸化物を得ることができたが、層状複水酸化物の結晶性が低いことが分かったため、結晶性を向上させるために、水熱処理を施すことを検討した。水熱処理の温度が高い程、層状複水酸化物の結晶性が高くなるが、層間に導入した有機金属錯体（金属ナノ粒子/ナノクラスターの前駆体）や水酸化物層が高温で分解することが明らかになり、水酸化物層や有機金属錯体の組成によって最適な水熱処理条件が異なることが分かった。合成した導電性層状複水酸化物の電気伝導度評価については、測定方法や条件の最適化に取り組んだ。計画書に記載した方法（圧粉成形体の両面に銀ペーストを塗布し、白金板電極で挟み込んでクリップ型の治具で固定する方法）では、塗布した銀ペーストの乾燥度合や、治具によって押し付けられる白金板と試料の接触圧力の分布によって、測定結果が変動することが分かったため、研究協力者の助言に基づいて方式を改善した。当初では、燃料電池のセルを作製してセル全体の発電特性を評価する計画であったが、燃料極の材料開発の初期段階であることから、燃料極の電極特性に絞って評価する方が適するとの助言を得て、研究計画を変更することにした。電極特性の評価方法を考案中である。

The research on communication and material development of the project is carried out. A method for controlling the formation of metal particles in the interlayer of layered complex hydrates within a particle size range of 1 to 5 nm has been developed. The interlayer formation of layered double hydrate by the same method was found in the case of metal particles other than iron, nickel and copper. The synthesis of conductive layered complex acid compounds and the introduction of interlayer metal particles/particles are planned to improve the synthesis process. As a result, metallic copper particles are mixed with conductive layered complex acids, and the crystallinity of layered complex acids is low. Hydrothermal treatment temperature is high, the crystallinity of layered complex hydrate is high, the interlayer is introduced into the organic metal complex (metal particles/precursors), and the composition of the hydrate layer and organic metal complex is optimized for hydrothermal treatment conditions. Evaluation of Electrical Conductivity of Synthetic Conductive Layered Acid Compounds and Optimization of Measurement Conditions The plan describes the method of coating silver on the surface of the powder molded body, the method of fixing the platinum plate electrode, the method of drying silver on the surface of the powder molded body, the method of fixing the platinum plate electrode, and the method of improving the contact pressure distribution of the platinum plate with the help of the research collaborator. For the first time, the fuel cell is manufactured and evaluated. For the first time, the fuel electrode material is developed and evaluated. The evaluation method of electrode characteristics is discussed in this paper.

项目成果

層状複水酸化物と複合した卑金属ナノ粒子による水素化ホウ素ナトリウムからの水素生成反応

使用与层状双氢氧化物络合的贱金属纳米粒子从硼氢化钠进行制氢反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Mahpudz Aishah;Lim Siu Ling;Inokawa Hitoshi;Kusakabe Katsuki;Tomoshige Ryuichi;井野川人姿・Aishah Mahpudz・友重竜一・草壁克己
• 通讯作者: 井野川人姿・Aishah Mahpudz・友重竜一・草壁克己

Porous composites containing non-noble metal clusters for catalytic hydrogen production

用于催化制氢的含有非贵金属簇的多孔复合材料

• 发表时间: 2021
• 作者: Kojima Ryota;Naya Shin-ichi;Tada Hiroaki;Hitoshi Inokawa
• 通讯作者: Hitoshi Inokawa

卑金属触媒のシングルナノ粒子化技術の開発と高活性化

单纳米粒子技术开发及贱金属催化剂高活化

• 发表时间: 2022
• 作者: Tada Hiroaki;Teranishi Miwako;Naya Shin-ichi;井野川人姿
• 通讯作者: 井野川人姿

Cobalt nanoparticle supported on layered double hydroxide: Effect of nanoparticle size on catalytic hydrogen production by NaBH4 hydrolysis

• DOI: 10.1016/j.envpol.2021.117990
• 发表时间: 2021-09-13
• 期刊: ENVIRONMENTAL POLLUTION
• 影响因子: 8.9
• 作者: Mahpudz, Aishah;Lim, Siu Ling;Tomoshige, Ryuichi
• 通讯作者: Tomoshige, Ryuichi