高温型プロトン導電体の水素ポンプ機能を用いた純水素製造

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本研究は,「水素を二次エネルギー媒体としたエネルギーシステム」の実現に係る水素製造過程において,高温型プロトン導電体を用いた効率の高い水素製造法を検討しようとするものである.これまでに,特に炭化水素からの水素製造に際して不可欠な化学的安定性を有する電解質材料としてジルコネート系プロトン導電体を選定し,無電解メッキ白金電極やスパッタ法で調製したパラジウム電極がそれに適合する事を見いだした.特に前者は,多孔質白金電極の活性を無電解メッキという調製法の違いにより2桁以上向上させる画期的な知見であったことから,実用的なスケールアップを念頭にその電極過程を検討した.その結果,電極過電圧に対してプロットした電流密度は,どの過電圧領域においてもほぼ等しい割合で増大しており,多孔質白金と白金メッキの違いは反応場の広がりの違いに帰せられることが明らかとなった.微構造的には明らかではないが,白金メッキ法が電解質との間に密な接触,言い換えれば密度の高い三相界面を,電極反応場として提供していると考えられる.電極反応の向上を目指して混合導電性電極の適用を試みた.電解質材料と類似のジルコネート系混合導電体を用いた.その結果,多孔質白金を電極としたときに比べて電極活性の向上が見られ,面積として電極反応場を広げる手法として混合導電性電極の有効性が示めされた.しかし,その向上の幅は限定的であり,電極反応そのものの向上すなわち電極触媒活性の向上も合わせて考えなければならないことが示唆された.