アドアトム法によるナノスケール反応場設計

使用原子方法设计纳米级反应场

• 批准号: 09218227
• 负责人: 渡辺 政廣
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09218227/
• 关键词: 高分子電解質燃料電池; 改質ガス; 一酸化炭素; 選択酸化; モルデナイト; 被毒

改質ガスを燃料とする高分子電解質燃料電池では、燃料中に少量のCOが存在すると、アノード触媒の被毒により深刻な電池性能の低下が起る。それ故、実用化に向けて、CO被毒の問題は最も大きな障害である。この問題の解決には燃料中のCOを予め大幅に低減する選択酸化除去触媒を開発することが重要である。8年度までに、各種ゼオライト担持Pt触媒を検討し、高い選択、反応性を見い出している。本年度は、Ru、Pd、Co等の金属種をモルデナイトに担持し、水素中の1%COの選択酸化特性を検討した。Ru/モルデナイトがCO酸化活性、選択性ともに100%と著しく高かったが、ガス流速を変えると高流速では水素化により、低流速では逆シフト反応によりCO転化率(CO_2基準)の低下が見られ、結果としてCO酸化の選択性が低下した。Ruアドアトム/Pt電極ではPt単味電極に比べ大幅にCO酸化活性が向上する。そこで、モルデナイト担持RuをPtと合金化したところ、200℃でのCO酸化特性はPt、Ruの中間に位置したが、Pt-Ru/モルデナイトでは150℃のCO転化率が90%とPt/モルデナイトの7%、Ru/モルデナイトの57%に比べ著しく高く、低温での活性が大きく向上できた。Pt-Ru/モルデナイトは反応ガス流速を変えても90%と高い選択性を維持した。Ptと合金することで、Ruの選択性を損なうことなく負荷応答性が向上できる可能性があることがわかった。以上のようにゼオライト細孔内を特殊反応場として利用することで、反応性の極めて高いH_2を主成分とする改質ガス中にわずか1%程度存在するCOを選択的に酸化除去する画期的な性能を持つ触媒が得られた。この成果は改質ガス作動型PEFCの実用化に大きく貢献できるものと考える。

Modified ガ ス を fuel と す る polymer electrolyte fuel cell で は, fuel に in small amounts of の CO exist が す る と, ア ノ ー ド catalyst の is poison に よ り deep な battery performance low の が る. Therefore, the practical application of に leads to the problem of けて and CO being poisoned, which is <s:1> the greatest <s:1> な な obstacle である. こ の の solve に は の CO in the fuel を to low め に significantly reduce す る sentaku acidification to remove catalyst を open 発 す る こ と が important で あ る. 8 year ま で に, various ゼ オ ラ イ ト bear a Pt catalyst を beg し 検, high い sentaku, anti 応 を see い out し て い る. This year は, Ru, Pd, Co, の metal を モ ル デ ナ イ ト に bear hold し の 1%, water element Co の sentaku acidification characteristics を beg し 検 た. Ru / モ ル デ ナ イ ト が CO acidification activity, sentaku と も に 100% と the し く high か っ た が, ガ を ス velocity variations え る と high velocity で は water element change に よ り, low velocity で は inverse シ フ ト anti 応 に よ り CO planning rates are low benchmark (CO_2) の が see ら れ, results と し て CO acidification の sentaku low sexual が し た. The Ruアドアトム/Pt electrode で で Pt単 flavor electrode に is significantly more に than べ, and the co-acidification activity が increases する. そ こ で, モ ル デ ナ イ ト bear a Ru を Pt と alloying し た と こ ろ, 200 ℃ で の CO acidification characteristics は Pt and Ru の に middle position し た が, Pt - Ru / モ ル デ ナ イ ト で は 150 ℃ の CO planning flowrate が と 90% Pt / モ ル デ ナ イ ト の 7%, Ru / モ ル デ ナ イ ト の 57% に べ the し く く high and low The temperature で <s:1> activity が is large く く upward で た た. Pt - Ru / モ ル デ ナ イ ト は anti 応 ガ を ス velocity variations え て も 90% high と い sentaku sex を maintain し た. Pt と alloy す る こ と で, Ru の sentaku sex を loss な う こ と な 応 く load a sexual が upward で き る possibility が あ る こ と が わ か っ た. Above の よ う に ゼ オ ラ イ ト を special anti 応 field inside the pores と し て using す る こ と で, anti 応 の め extremely high て い H_2 を principal component と す る modification ガ ス in に わ ず か す 1% degree る CO を sentaku に acidification to remove す る painting period な を hold つ catalyst performance が must ら れ た. The <s:1> <s:1> achievement ガス modification ガス practical application of the active PEFC <s:1> major <s:1> く contribution で る る と と examination える.

项目成果

M.Watanabe: "Direct Methanol Oxidation on Platinum Electrodes with Ruthenium Adatoms in Hot Phosphoric Acid" Journal of Electrochemical Society. 144(3). 428-423 (1997)

M.Watanabe：“热磷酸中钌吸附原子对铂电极的直接甲醇氧化”电化学学会杂志。

H.Uchida: "Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Study of Copper Ad-atoms on Gold Electrodes. Part II. Further Discussion on the Specific Adsorption of Anions from Solutions of Perchloric and Sulfuric Acid" Journal of Electroanalytical Chemistry. 42

H.Uchida：“金电极上铜原子的电化学石英晶体微天平研究。第二部分。高氯酸和硫酸溶液中阴离子特异性吸附的进一步讨论”电分析化学杂志。

H.Uchida: "High Performance Electrode for Medium Temperature Solid Oxide Fuel Cells-Effect of Composition and Microstructures on Performance of Ceria-Based Anodes," Journal of Electrochemical Society. 145(2). 615-620 (1998)

H.Uchida：“中温固体氧化物燃料电池的高性能电极 - 成分和微观结构对氧化铈基阳极性能的影响”，《电化学学会杂志》。

H.Igarashi: "Removal of Carbon Monoxide from Hydrogen-rich Fuels by Selective Oxidation over Platinum Catalyst Supported on Zeolite" Applied Catalysis A. 159(1). 159-169 (1997)

H.Igarashi：“通过沸石负载的铂催化剂的选择性氧化从富氢燃料中去除一氧化碳”应用催化 A.159(1)。

M.Watanabe: "Analysis of Self-Humidification and Supression of Gas-Crossover in Pt-Dispersed Polymer Electrolyte Membranes for Fuel Cells" Journal of Electrochemical Society. 145(4). 1137-1141 (1998)

M.Watanabe：“燃料电池用铂分散聚合物电解质膜的自增湿和气体交叉抑制分析”电化学学会杂志。