新規糖-空気燃料電池のためのナノレベルで構造制御された電気化学触媒電極

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本研究は、電極表面上に金属原子を電気化学的に析出させ、糖類の電気化学的な触媒酸化機能を評価し、糖-空気燃料電池用の触媒機能電極として応用するための性能の向上を図ることを目的としている。本年度は、特に、カーボン電極上に白金ナノ粒子を電気化学的に析出させ、そのグルコース酸化反応に対する触媒機能を調査した。その結果、1、原子レベルで構造制御された電極として、単結晶電極表面上に銀原子をアンダーポテンシャルデポジション(UPD)法、スパッター法などを用いて単原子層以下のナノレペルで形成させた電極等に加えて、電気化学的に析出させた金属ナノ粒子も、グルコースの電気化学的酸化反応に対して触媒機能を有することを確認した。2、HOPGと呼ばれる結晶性カーボン電極上に電気化学法を用いて析出させた白金ナノ粒子は、グルコースの酸化反応に対して触媒作用を示した。この触媒作用は、グルコース酸化に対して金ナノ粒子担持電極よりも陰電位側での酸化反応が可能で、将来のバイオ燃料電池用電極として有用であることを確かめた。3、作製した白金ナノ粒子担持電極と亜鉛-空気電池の空気極を組み合わせて、0.2Mブルコースを含む0.3M NaOH溶液中で、開回路電圧0.79V、閉回路電流密度17mA/cm2、出力最大電力1.47mW/cm2を得た。4、これらの成果は、簡便に、かつ極めて少量の金属ナノ粒子を用いで、安価で大きな面積の電極の作製を可能にすることから、実用的なグルコース-空気生物燃料電池用電極の作製法として有効であり、実用電池作製のための基盤技術となるものである。