权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

分子レベル触媒設計による燃料電池の高効率化

通过分子级催化剂设计提高燃料电池效率

基本信息

批准号：
15710094
负责人：
中村将志
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Chiba University (2004)Keio University (2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

1、水素および酸素を用いた燃料電池において酸素還元の反応速度が遅いため出力密度が小さいのが原因となっている。酸素還元反応のモデルとしてNi(111)表面に酸素と水分子の共吸着した構造について表面X線回折による構造解析および赤外分光による水分子の解離過程の観測を行った。Ni(111)表面のfcc hollow siteにp(2x2)で酸素原子が吸着し、空サイトとなるon topサイトに吸着した水分子の構造を決定した。ニッケルは水分子のOH結合を解離させやすい金属だが酸素前吸着した表面では解離しにくいことを明らかにした。一方、酸素が吸着していないNi(111)表面では、白金、ルテニウムなどの他の最密充填表面と同様に水分子は環状6量体を形成することが判明した。2、触媒を効率よく機能させるためには、電解質高分子とガス層が均一に触媒に接する三相界面が必要である。膜電解質接合体(MEA)の作成には、高分子電解質をアルコールに溶解させたものに触媒を懸濁させてカーボンペーパに塗布するが、この方法では、電解質が触媒の細孔には充填されない。そこで、この懸濁液に分子サイズの小さくプロトン伝導性のあるクロロメタンスルホン酸を混合することにより、いままで使われていなかった触媒を有効に使うことが可能となり、発電効率が10%増加した。3、無電解メッキ法による白金担持カーボン触媒の作成において、触媒の表面積を増加させるため、(1)カーボンブラックを、二酸化炭素雰囲気下で加熱することにより、高表面積化させた。(2)エチレングリコールを還元剤とした場合、高分散した白金微粒子の作成に成功した。これにより、従来の3分の1の触媒量で同等な性能の燃料電池セルの開発に成功した。

1. The reason for the low output density and low reaction rate of the hydrogen ion acid used in the fuel cell is that the acid is reduced to its original form. Acid reduction reaction Ni (111) surface co-adsorption structure of acid and water moleculesてSurface The surface of Ni(111) has a hollow site where acid atoms are absorbed, and the structure of the water molecules is determined by the structure of the empty surface.ニッケルは Water molecules のOH bond を dissociation させやすい metal だが acid adsorption した surface では dissociation しにいことを明らかにした. One side, acid element absorbing Ni (111) surface では, platinum, ルテニウムなどIt is clear that the most densely packed surface is formed by the same water molecules as the ring-shaped 6-dimensional body. 2. The efficiency of the catalyst and the function of the catalyst, the electrolyte polymer layer and the uniformity of the catalyst, and the three-phase interface are necessary. Membrane electrolyte assembly (MEA) fabrication and polymer electrolyte dissolution and catalyst suspension The turbid coating method is the coating method, the electrolyte catalyst method is the fine hole filling method.そこで, このsuspension にmolecule サイズの小さくプロン伝conducting のあるクロロメタンスルホンacid をmixed することThe catalyst is effective and the catalyst efficiency is increased by 10%. 3. The non-electrolytic electrolytic method is made of platinum-supported カーボン catalyst and the surface area of the catalyst is increased.め, (1) カーボンブラックを, di-acidified carbon is heated under the atmosphere, and the surface area is increased. (2) In the case of the original use of エチレングリコールを, we have successfully produced highly dispersed platinum particles.これにより, 従来の3分の1のcatalyst amount and the same performance のfuel cell セルの开発にした.