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 organic acids is a good catalyst for the production of organic acids (OER). Electrolytic anodes and water electrolysis are expected to be used for water production. This study aims to optimize both OER activity and IrOx resistance, and to develop a new method for the formation of IrOx thick films. [Topic 1] The composition of electrolyte and heat treatment conditions of electrolyte film are optimized from the point of solution stability, electrolyte characteristics, OER activity, resistance and usability. After a few months of bath formation, the precipitation rate was reduced, and the stability of the precipitation solution began to be problematic. IrCl4 concentration adjustment of Ir source, electrolysis speed, current efficiency, stability, etc. 2. The secondary reaction is controlled by a constant electric current and is accompanied by a constant electric potential. [Topic 2] The key factors of OER resistance of active species, reactive species and water-soluble IrOx in electrodeposition, and the academic and basic understanding of electrodeposition are being advanced. Under stirring conditions, the current efficiency of the electrodeposition reaction is about 0.47 V and the current efficiency is 80%. Sub-reactor (1) starts at 0.62 V or more, potential is high, current efficiency of electrolysis is low, potential is constant before and after 0.6 V, current efficiency of electrolysis is low, potential is constant before and after 0.6 V, current efficiency of sub-reactor is low, current efficiency of electrolysis is low, current efficiency of sub-reactor is low, potential is low, current efficiency of sub-reactor is low. The thickness of the electrodeposited IrOx film decreases in the OER test, and decreases in the initial stage at low current density and decreases in the later stage at high current density. [Subject 3] The porous electrode is expected to reduce the overvoltage and porosity of the porous Ti surface. OER current of porous electrode under electrolyte condition IrOx/ Ti plate, porosity and porosity

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