高性能を有する新規な酸化物分散薄膜電極の電気化学的作製とキャラクタリゼーション

新型高性能氧化物分散薄膜电极的电化学制备及表征

• 批准号: 04650739
• 负责人: 岩倉 千秋
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650739/
• 关键词: 水素発生; 活性陰極; 酸化ルテニウム(IV); 水素吸蔵合金; 薄膜電極; 分散めっき

近年、省エネルギーや省資源などに関連して、過電圧が低く安定性や反応選択性に優れ、かつ製造コストの低い電極触媒の開発が熱望されている。このような状況に鑑みて、本研究では、耐酸化性のみならず耐還元性も有するRuO_2の微粒子をNiマトリックス中に均一に分散させた新規な複合薄膜電極、Ni/(Ni+RuO_2)、を分散めっき法で作製し、そのキャラクタリゼーションを行った。その結果得られた主な知見を総括すると、次の通りである。1.(Ni+RuO_2)薄膜中のRuO_2粒子の分散量は、めっき浴中のRuO_2粒子の懸濁量が増すにつれて増加する。2.(Ni+RuO_2)薄膜はカリフラワー状に成長して複雑な表面形態を呈するが、RuO_2粒子はNiマトリックス全体にわたって一様に分布する。3.10mol dm^<-3> NaOH中、90℃、100mA cm^<-2>で電解したとき、Ni/(Ni+RuO_2)電極を用いるとNi/Ni電極に比べて水素過電圧を300mV以上も低減できる。4.水素過電圧の低減には、電極の大きな表面積だけではなく、RuO_2の高い触媒活性が大きく寄与している。5.電解時間につれてNi/(Ni+RuO_2)電極中のRuO_2には状態変化が認められるが、電極電位は変化しない。6.Ni/(Ni+RuO_2)電極の水素発生反応はRuO_2上で起こり、低電流域ではHeyrovsky反応が律速段階となるVolmer-Heyrovsky機構で進行する。7.水素吸蔵合金であるLaNi_5粒子を分散させた(Ni+LaNi_5)薄膜層をさらに付与したNi/(Ni+LaNi_5)/(Ni+RuO_2)電極では、短絡休止時のNiの酸化が防止される。8.Ni/(Ni+LaNi_5)/(Ni+RuO_2)電極では、高活性なRuO_2を担持しているため、LaNi_5のみを担持したNi/(Ni+LaNi_5)電極に比べても、水素過電圧がかなり低減できる。9.Ni/(Ni+LaNi_5)/(Ni+RuO_2)電極では、二層構造のために各粒子に最適なめっき条件が設定でき、薄膜中への分散量の制御も容易である。10.高電流密度域での水素発生反応に対する本電極の高活性は、主にVolmer反応の速度が大きくなることによりもたらされる。

In recent years, the development of low voltage electrode catalysts has become a hot topic in China due to the high cost of production and resource saving, low stability and selectivity of overvoltage. In this study, the preparation of Ni/(Ni+RuO_2) composite thin film electrode was studied. The result is that the main knowledge is comprehensive and the secondary knowledge is comprehensive. 1. (Ni The dispersion of RuO_2 particles in +RuO_2) thin films increases, and the suspension of RuO_2 particles in the bath increases. 2. (Ni RuO_2 particles grow in a complex manner and are distributed throughout the Ni layer. 3.10 mol dm^<-3>NaOH, 90℃, 100mA cm^<-2>, Ni/(Ni+RuO_2) electrode, Ni/(Ni+RuO_2) electrode. 4. The low voltage of water, the large surface area of electrode, the high catalytic activity of RuO_2 5. RuO_2 in Ni/(Ni+RuO_2) electrode changes state and electrode potential with electrolysis time. 6. Ni/(Ni+RuO_2) electrode is characterized by a Volmer-Heyrovsky mechanism. 7. LaNi_5 particles are dispersed in the (Ni+LaNi_5) thin film layer on the Ni/(Ni + LaNi_5)/(Ni+RuO_2) electrode. 8. Ni/(Ni+LaNi_5)/(Ni+RuO_2) electrode has higher activity than Ni/(Ni+LaNi_5) electrode in RuO_2 and LaNi_5. 9. Ni/(Ni+LaNi_5)/(Ni+RuO_2) electrode has a two-layer structure and is easy to control the dispersion of Ni in thin films. 10. The high activity of the electrode in the high current density region corresponds to the high speed of the main Volmer reaction.