ダイレクトメタノール形燃料電池用ナノヘテロ界面制御Pt-CeO_2電極の合成と評価

直接甲醇燃料电池纳米异质界面控制Pt-CeO_2电极的合成与评价

• 批准号: 19651038
• 负责人: 森 利之
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19651038/
• 关键词: アノード; 燃料電池; ヘテロ界面; クラスター; エコマテリアル

燃料電池の普及促進のために、燃料としてメタノールを用いるダイレクトメタノール形燃料電池以外にも、低純度の水素を用いる燃料電池の開発を行い、持続社会形成に資する、新しい環境低負荷型電極(主としてアノード)の提案が強く望まれている。こうした背景をふまえて、本課題提案者はこれまでに、Ruに代わる資源豊富な材料として、酸化セリウム(セリア:CeO_2)を用いて、既存のPt-Ru合金電極を超える性能(高いピーク電流密度と低いメタノール酸化開始電位)を持つアノードの開発を行ってきた。昨年は、これまでの合成法で、白金担持量を5wt%まで低下させた試料(これまでは、白金量30wt%で検討していた)を作製したところ、白金担持量を5wt%まで低下させても、市販の白金30wt%含有したPt-Ru合金電極よりも高い性能を確認した。研究2年目にあたる平成20年度は、この成果をもとに、PtとCeO_2間ヘテロ界面構造の特徴を、白金担持量を変化させた5種類の試料をもとに、Spring8の高エネルギーXPSを用いて精査したところ、本研究の電極界面には、Pt^<+1>価の割合が極めて大きくなっていることが分かった。また、電気化学的測定結果からは、一酸化炭素被毒耐性は、白金担持量が少ない試料ほど改善させる傾向にあること、電極表面の電極反応律速過程は、大きく異なり、PtRu触媒では、反応律速であるのに対し、Pt/CeO_2触媒では、拡散律速であることも分かった。以上の2年間の研究結果を総合した結果、本研究で扱っているPt/CeO_2複合電極触媒においては、PtとCeO_2間のナノヘテロ界面におけるPt^+-酸素-Ceからなる活性サイトが、一酸化炭素耐性効果を強くもっており、このナノヘテロ界面構造を増やしていくことで、アノード電極の高性能化が可能になることが明らかになった。

Fuel cell popularization promotion, fuel cell use, low purity water use, fuel cell development, maintenance of social formation, new environmental low load electrode proposals are highly desirable. In this paper, the author of the present subject has proposed to use the existing Pt-Ru alloy electrode with high current density and low acidification onset potential to improve its performance. Last year, the synthesis method, platinum content 5wt% low, sample (platinum content 30wt%) was prepared, platinum content 5wt% low, market platinum 30wt% content Pt-Ru alloy electrode high performance was confirmed. The results of this study in the 20th and 20th years of this year are as follows: the characteristics of the interface structure between Pt and CeO_2, the amount of platinum support, and the application of XPS in the study of the electrode interface between Pt and CeO_2. The results of electrochemistry measurement show that the resistance of acidified carbon to poisoning, platinum loading, sample temperature and sample temperature tend to improve, the electrode surface reaction rate process, PtRu catalyst, Pt/CeO_2 catalyst, dispersion rate, etc. In this study, Pt/CeO_2 composite electrode catalyst and Pt/CeO_2 composite electrode interface were investigated. Pt/CeO_2 composite electrode catalyst and Pt/CeO_2 composite electrode interface were investigated. Pt/CeO_2 composite electrode catalyst and Pt/CeO_2 composite electrode interface were investigated. Pt/CeO_2 composite electrode was investigated.

项目成果

Design of high quality electrode with nano-hetero interface for direct methanol fuel cell application

直接甲醇燃料电池应用的纳米异质界面高质量电极设计

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Togasaki;T. Mori;M. Takahashi;H. Yoshikawa;V. Matolin;J. Drennan;N. Okazaki
• 通讯作者: N. Okazaki

Development of high quality Pt-CeO_2 electrodes supported on carbon black for direct methanol fuel cell applications

开发用于直接甲醇燃料电池应用的炭黑支撑的高质量 Pt-CeO_2 电极

• 发表时间: 2008
• 期刊: Advances in Applied Ceramics 107
• 作者: Takahashi M;Mori T;Vinu A;Ou D R;Kobayashi H;and Drennan J
• 通讯作者: and Drennan J

Influence of Pt and CeO_2 interaction in Pt-CeO_2 electrode on anode and cathode performance for fuel cell applications

Pt-CeO_2电极中Pt和CeO_2相互作用对燃料电池阳极和阴极性能的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan 33
• 作者: Takahashi M;Mori T;Togasaki H;Fugane K;Tada A;Matolin V;Drennan J;corresponding author
• 通讯作者: corresponding author

Influence of nano-structural features in Pt-CeO_2 composite anode on anode properties for development of direct methanol fuel cell

Pt-CeO_2复合阳极纳米结构特征对直接甲醇燃料电池阳极性能的影响

• 发表时间: 2008
• 期刊: proceedings of the eighth international conference on EcoBalance
• 作者: Togasaki H;Mori T;Ye;F;Yoshikawa H;Ueda S;Yamashita Y;Kobayashi K;Takahashi M;Okazaki N;Matolin V;Drennan J;corresponding author
• 通讯作者: corresponding author

Anode properties of Pt-CeO_2 composite electrode materials for directmethanol fuel cells application

直接甲醇燃料电池用Pt-CeO_2复合电极材料的阳极性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: Transactions of the Materials Research Society of Japan Vol.32(4)
• 作者: Takahashi M;Mori T;Ou DR;Ye F;Drennan J
• 通讯作者: Drennan J