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

开发兼具高活性和耐析氧反应耐久性的氧化铱电沉积技术

• 批准号: 20K05157
• 负责人: 今林 慎一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K05157/
• 关键词: 水和型酸化イリジウム; 電析法; 電析速度; OER活性; OER耐性; 酸化イリジウム; 電析技術; 酸素発生反応活性; 酸素発生反応耐性

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。

Acidification of oxidation reaction (OER), catalyst for electrolysis, anode for electrolysis, water electrolysis, water production, and utilization of water are expected. In this study, the target of this study was to combine the high-quality OER activity and resistance of the water-type acidified IrOx (IrOx) film and the formation of a thick film at a very fast speed using an electrolysis method. [Issue 1] Optimization of the composition of the electrolyte solution, heat treatment conditions of the electrolysis membrane, solution stability, electrolysis characteristics, OER activity, tolerance, and usability. A few months after the establishment of the bath, the problem of electrolyte stability was revealed due to a decrease in the electrolysis speed. The Ir source, IrCl4 concentration, electrolysis speed, and concentration adjustment of the steric acid are as follows: The current efficiency is high, the stability is high, and the stability is high.また、Potential regulation することが2つの Vice reaction を suppressor えてGood efficiency くElectrolysis するためにUseful であることがわかり, constant current よりも liquid mixing を with constant potential electrolysis, effective であることを実证した. 〔Project 2〕Electrolysis active species and reaction, water and IrOx type IrOx and the governing factor of OER resistance are academic and basic understanding of the electrolysis method. Liquid mixing conditions: electrolysis reaction current efficiency, electrolysis potential: determination, about 0.47 Vまでは Vice reaction (2)のみが起こる(efficiency 0%)が、これ上では Electrolysisが起こるようになり、0.6 VではCurrent efficiency 80 %になることがわかった. The secondary reaction (1) is 0.62 V or above, the potential is high, the current efficiency of electrolysis is low, and the current efficiency is 0.6 The electrolysis of constant potential before and after V is a secondary reaction and a reduction of the voltage is effective. In the electrolysis IrOx film's OER resistance test, the film thickness decreased during the initial stage at low current densities, and the film thickness decreased at the later stage at high current densities. 〔Issue 3〕Porous electrodes are expected to reduce OER overvoltage and have high porosity. The present electrolysis method of porous Ti surface is based on the electrolysis of IrOx and the preparation of porous IrOx electrodes. The conditions of the electrolyte solution are the OER current of the porous electrode, the IrOx / Ti plate is large, and the porosity is different.

项目成果

酸化イリジウム電析反応に及ぼす電析液組成の影響

电沉积液成分对氧化铱电沉积反应的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 長谷海士;高橋知亮;小島一輝;今林慎一郎
• 通讯作者: 今林慎一郎

酸化イリジウム電析反応に対する液撹拌の影響

液体搅拌对氧化铱电沉积反应的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 長谷海士;高橋知亮;今林慎一郎
• 通讯作者: 今林慎一郎