Development of electrodeposition technique of iridium oxide having both high activity and durability for oxygen evolution reaction

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酸化イリジウムは酸素発生反応（OER）の良い触媒であるため、電解用陽極、水電解による水素製造などへの利用が期待される。本研究は優れたOER活性と耐性を兼備する水和型酸化イリジウム（IrOx）膜を厚膜形成にも十分な速度で形成できる電析方法の開発を目標としている。〔課題１〕電析液組成と電析膜の熱処理条件を液安定性、電析特性、OER活性と耐性などの実用性の点から最適化している。建浴後数ヶ月で電析速度の低下が始まる電析液安定性の問題があった。シュウ酸やIr源であるIrCl4の濃度を調整することで、電析の速度や電流効率を大きく損なわずに安定性を向上できることを明らかにした。また、電位を規制することが2つの副反応を抑えて効率良く電析するために有用であることがわかり、定電流よりも液撹拌を伴う定電位電析が有効であることを実証した。〔課題２〕電析の活性種や反応、水和型IrOxのOER耐性の支配因子など電析法の学術的、基礎的な理解を進めている。液撹拌条件における電析反応の電流効率が電析電位によって決まり、約0.47 Vまでは副反応(2)のみが起こる(効率0％)が、これ以上では電析が起こるようになり、0.6 Vでは電流効率80 %になることがわかった。副反応(1)は0.62 V以上で起こり、電位が高いほど電析の電流効率が低下するため、0.6 V前後の定電位で電析することが副反応の寄与を減らすことに有効である。電析IrOx膜のOER耐性試験中の膜厚減少は、低電流密度で起こる初期減少と高電流密度で起こる後期減少があることがわかった。〔課題３〕電極の多孔化によるOER過電圧の低減を期待して、空孔率が異なる多孔Ti表面に本電析方法によってIrOxを電析した多孔IrOx電極を作製した。電解液フロー条件の多孔電極のOER電流はIrOx/ Ti平板より大きく、空孔率によって異なることがわかった。