有機ハイドライドを利用するリバーシブル直接型マイクロ燃料電池の基礎技術研究開発

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平成16年度には、15年度にひきつづき新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析し、ナノスケールでの触媒調製技術を用いた高活性触媒の触媒設計・開発の指針とした。また水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、特に2-プロパノールなど第二級アルコールに属する「有機ハイドライド」燃料電池の出力の向上を図るとともに、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。まず(1)白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行った。特にXRD, XAFS等による分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、(2)従来型シングルセルを用いた電流-電圧特性(発電反応)の観測と同時に反応物・反応生成物のガスクロ分析、I-V特性ならびにインピーダンス測定により、「有機ハイドライド」電気二重層における酸化反応の反応機構の解明を行った。これにより反応の律速段階は燃料である2-プロパノールの電極酸化と生成したアセトンの脱離であることを明らかにした。さらに、(3)水の電気分解とアセトン、ビフェニルの水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。アセトンを還元水素化するカソード触媒の影響を調べたところ、カソード触媒として白金黒を用いた場合と、炭素担持触媒を用いた場合では、水電気分解および水素酸素系燃料電池運転においても白金黒触媒の場合で過電圧が大きく、セル電圧値の増大もしくは降下が大きいという結果となることを明らかにした。更に、燃料供給法としては溶液供給よりも気化供給でより高効率の充電特性が観測された。今後は発電、充電とも、さらなる電極反応の詳細なメカニズムの解明とともに高活性なアノード触媒の開発が必要であり、現在研究を継続して行っている。