有機ハイドライドを利用するマイクロリアクター燃料電池の基礎研究開発

有机氢化物微反应器燃料电池的基础研究与开发

• 批准号: 17750143
• 负责人: 仮屋 伸子
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17750143/
• 关键词: 燃料電池; 水素貯蔵・運搬; 非白金触媒; 水素製造; ゼロエミッション

平成17年度には、マイクロリアクター燃料電池の開発を行うに際し、触媒設計・開発の指針とするため、新しい燃料である「有機ハイドライド」の電極反応機構を各種電気化学的測定、ガス分析・分光手法を用いて解析した。また水の電気分解とアセトンの水素化を組み合わせた充電技術の開発を行い、リチャージブルな燃料電池開発の基礎研究を行った。更に直接型燃料電池のみではなく、脱水素反応装置を小型化したマイクロ水素製造装置と通常型の燃料電池を組み合わせたシステムの開発も視野に入れ、マイクロリアクターの開発もあわせて行った。まず白金を中心とする高活性触媒調製・キャラクタリゼーションを行い、活性炭担持白金触媒および白金バイメタリック触媒を用いて各種電極触媒を新たに調製し、XRD, XAFS等による分光分析およびTEMにより触媒の粒径、分散度、電子状態などの評価を行った。また、水の電気分解と「有機ハイドライド」の水素化反応を組み合わせて電流-電圧特性(充電反応)を観測し、その際の触媒の性能を評価した。アセトンを還元水素化するカソード触媒の影響を調べたところ、カソード触媒として白金黒を用いた場合と、炭素担持触媒を用いた場合では、水電気分解および水素酸素系燃料電池運転においても白金黒触媒の場合で過電圧が大きく、セル電圧値の増大もしくは降下が大きいという結果となることを明らかにした。マイクロリアクターによる脱水素反応実験では、まずリアクターの開発により従来法(マクロスケールリアクター)に比べて単位触媒あたりの水素生成速度を約2倍以上に向上させることに成功するとともに、白金触媒のみではなくニッケルやモリブデンカーバイドを触媒に用いて白金の有効利用率を高め、今後の白金使用量の削減の指針を得た。

Pp.47-53 17 year に は, マ イ ク ロ リ ア ク タ ー fuel cell の open 発 を line う に interstate し, catalyst design, open 発 の pointer と す る た め, new し い fuel で あ る "organic ハ イ ド ラ イ ド" の electrode を 応 authorities of various electric 気 chemical determination, ガ ス analysis, spectroscopic technique を with い て parsing し た. ま た water の electricity 気 decomposition と ア セ ト ン の water element change を group み close わ せ た charging technology の open 発 を い, リ チ ャ ー ジ ブ ル な fuel cell open 発 の basic research line を っ た. More に directly type fuel cell の み で は な く, dehydration, reverse 応 device を miniaturization し た マ イ ク ロ type water element manufacturing device と usually の fuel cell group を み close わ せ た シ ス テ ム の open 発 も に view into れ, マ イ ク ロ リ ア ク タ ー の open 発 も あ わ せ て line っ た. ま ず platinum を center と す る modulation, highly active catalyst キ ャ ラ ク タ リ ゼ ー シ ョ ン を bank い, activated carbon, bear the platinum catalyst お よ び platinum バ イ メ タ リ ッ ク catalyst を with い て various electrode catalyst を new た に modulation し, XRD, XAFS et al. による spectrophotometric analysis およびTEMによ catalyst <s:1> particle size, dispersion, electronic state な <s:1> evaluation 価を performance った. ま た, water の electricity 気 decomposition と "organic ハ イ ド ラ イ ド" の water element is changed the 応 を group み close わ せ て current - electric 圧 characteristic (charging the 応) を 観 し, そ の interstate の catalyst の を performance evaluation 価 し た. ア セ ト ン を also yuan water element change す る カ ソ ー ド catalyst の influence を adjustable べ た と こ ろ, カ ソ ー ド catalyst と し て platinum black を with い た と, carbon bear in catalytic を with い た occasions で は, hydropower 気 decomposition お よ び acid water element element migration planning fuel cell に お い て も platinum black catalyst の occasions で CLP 圧 が big き く, セ ル electric 圧 numerical の raised large も し く は lowered が Large <s:1> と と う う results となる とを とを clear ら に に た た. マ イ ク ロ リ ア ク タ ー に よ る dehydration, anti 応 be 験 で は, ま ず リ ア ク タ ー の open 発 に よ り 従 to method (マ ク ロ ス ケ ー ル リ ア ク タ ー) に than べ て 単 a catalytic あ た り の water production rate を about 2 times more than に upward さ せ る こ と に successful す る と と も に, platinum catalyst の み で は な く ニ ッ ケ ル や モ リ ブ デ ン カ ー バ イ ド を The catalyst に uses に て platinum. The effective utilization rate of を is high め, and in the future, the usage of <s:1> platinum will be reduced. The <s:1> pointer を is た.

项目成果

Direct PEM fuel cell using "organic chemical hydrides" with zero-CO2 emission and low-crossover.

• DOI: 10.1039/b518369c
• 发表时间: 2006-03
• 期刊: Physical chemistry chemical physics : PCCP
• 作者: N. Kariya;A. Fukuoka;M. Ichikawa

Dehydrogenation of cyclohexane over Ni based catalysts supported on activated carbon using spray-pulsed reactor and enhancement in activity by addition of a small amount of Pt

• DOI: 10.1007/s10562-005-8009-x
• 发表时间: 2005-11-01
• 期刊: CATALYSIS LETTERS
• 影响因子: 2.8
• 作者: Biniwale, RB;Kariya, N;Ichikawa, M
• 通讯作者: Ichikawa, M

Heat transfer and thermographic analysis of catalyst surface during multiphase phenomena under spray-pulsed conditions for dehydrogenation of cyclohexane over Pt catalysts.

• DOI: 10.1021/jp0558268
• 发表时间: 2006-01
• 期刊: The journal of physical chemistry. B
• 作者: R. Biniwale;N. Kariya;H. Yamashiro;M. Ichikawa

シクロヘキサン,2-プロパノールを用いたrechargeable直接型燃料電池の基礎研究開発

使用环己烷、2-丙醇的可充电直接燃料电池的基础研究和开发

• 发表时间: 2005
• 期刊: 水素エネルギーシステム 30(2)
• 作者: Makoto Shimizu;Jun-ichi Fujisawa;Teruya Ishihara;Nobuko Kariya;R.B.Biniwale;R.B.Biniwale;仮屋 伸子;仮屋 伸子
• 通讯作者: 仮屋 伸子

シクロヘキサン,ビシクロヘキシル及びデカリン誘導体の脱水素反応を利用したスプレーパルスリアクターによる燃料電池用水素供給

利用环己烷、双环己基和萘烷衍生物的脱氢反应，使用喷雾脉冲反应器为燃料电池供氢

• 发表时间: 2005
• 期刊: 水素エネルギーシステム 30(2)
• 作者: R.B.Biniwale;N.Kariya;M.Ichikawa;R.B.Biniwale;R.B.Biniwale;仮屋 伸子
• 通讯作者: 仮屋 伸子