メタノール陽極酸化電極触媒の高活性化に関する基礎的研究

メタノール燃料電池の基本反応であるメタノール陽極酸化に対して高い触媒活性を有する電極の開発を目指して下記の研究を行なった。1.白金電極の表面修飾:周期率表中で同族に属しながら表面修飾効果の大巾に異なるTiおよびZrの場合について調べた。白金上への眞空蒸着あるいは金属イオンを含む溶液中に白金を浸漬する方法で添加して比べた結果、蒸着および4価イオンで添加しても効果がなく、【Ti^(3+)】を浸漬法で添加した時のみ有効であった(【Zr^(3+)】は水溶液中で不安定)。このことから、少くともこれらの系では、表面Redox反応の介在による、いわゆるMediaton 機構により活性が向上すると結論された。したがってメタノール陽極酸化電位領域に適当なRedox反応をもつイオン種の存在の有無により適切な添加物の選定をすることが考えられる。2.修飾Pt-SPEによる活性向上:Pt-SPE電極のメタノール酸化反応に対する活性の持続性はPt金属に比べて格段に高いが、その活性は実用的には不充分である。そこでその活性を更に高めるため、Ir,Sn,Ruで表面修飾を行なった。その結果PtSn-SPE>PtRu-SPE>IrPt-SPE>Pt-SPEの序列で電極触媒活性の向上が認められた。3.メタノール誘導体の陽極酸化:Cu,Au等の純金属電極上のアルカリ性溶液系ホルムアルデヒドの陽極酸化は、ギ酸イオンまでの部分酸化であり、また水素の共発生を伴う。そこでこれらを同時に酸化する目的で先づCu-Ni合金電極を用いた。その結果、Ni量の多い合金上で水素の同時酸化が進むことを見出した。次にアモルフアスCu-Pd-Zr合金(Zrはフッ酸により除去)を調べたところ、Pd量の多い合金を用いることにより、水素だけでなくぎ酸イオンの同時酸化も可能であること、したがってホルムアルデヒドの完全酸化が可能であることが明らかになった。

メタノール燃料電池の基本反応であるメタノール陽極酸化に対して高い触媒活性を有する電極の開発を目指して下記の研究を行なった。1.白金電極の表面修飾:周期率表中で同族に属しながら表面修飾効果の大巾に異なるTiおよびZrの場合について調べた。白金上への眞空蒸着あるいは金属イオンを含む溶液中に白金を浸漬する方法で添加して比べた結果、蒸着および4価イオンで添加しても効果がなく、【Ti^(3+)】を浸漬法で添加した時のみ有効であった(【Zr^(3+)】は水溶液中で不安定)。このことから、少くともこれらの系では、表面Redox反応の介在による、いわゆるMediaton 機構により活性が向上すると結論された。したがってメタノール陽極酸化電位領域に適当なRedox反応をもつイオン種の存在の有無により適切な添加物の選定をすることが考えられる。2.修飾Pt-SPEによる活性向上:Pt-SPE電極のメタノール酸化反応に対する活性の持続性はPt金属に比べて格段に高いが、その活性は実用的には不充分である。そこでその活性を更に高めるため、Ir,Sn,Ruで表面修飾を行なった。その結果PtSn-SPE>PtRu-SPE>IrPt-SPE>Pt-SPEの序列で電極触媒活性の向上が認められた。3.メタノール誘導体の陽極酸化:Cu,Au等の純金属電極上のアルカリ性溶液系ホルムアルデヒドの陽極酸化は、ギ酸イオンまでの部分酸化であり、また水素の共発生を伴う。そこでこれらを同時に酸化する目的で先づCu-Ni合金電極を用いた。その結果、Ni量の多い合金上で水素の同時酸化が進むことを見出した。次にアモルフアスCu-Pd-Zr合金(Zrはフッ酸により除去)を調べたところ、Pd量の多い合金を用いることにより、水素だけでなくぎ酸イオンの同時酸化も可能であること、したがってホルムアルデヒドの完全酸化が可能であることが明らかになった。