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固体高分子形燃料電池正極用カーボンアロイ触媒のその場電子状態解析

聚合物电解质燃料电池正极碳合金催化剂的原位电子态分析

基本信息

批准号：
10J03320
负责人：
丹羽秀治
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

白金系触媒の性能を凌駕するカーボン系正極触媒開発のため、PEFC動作条件下において触媒の電子状態を直接観測し、酸素還元反応(ORR)活性点や劣化メカニズムを明らかにし、触媒合成の指針を得る必要がある。本年度の研究では、ORRメカニズムを解明するため、燃料電池動作条件下における多段焼成FePc由来触媒の電子状態変化をXESにより直接観測出来るoperando測定システムを開発し、電位制御下での電子状態測定を行うことを目的とした。FePcとフェノール樹脂を原料として、不活性ガス雰囲気下での焼成、酸洗浄を繰り返して多段焼成FePc由来触媒を合成した。カソード触媒層に多段焼成FePc由来触媒を、アノード触媒層にPtRu/C触媒を塗布して膜電極接合体(MEA)を作製した。触媒層へのガス供給、両電極間の電位制御が可能で、高真空環境と大気圧下のMEAをSiC窓材により隔てたMEAセルを新たに開発した。Operando XES測定は、SPring-8 BL07LSUの超高分解能発光分光装置を用いて行った。MEAセルのアノードに水素を、カソードに窒素または窒素と酸素の混合ガスを導入し、両電極間の電位を開放端電圧相当の1.0Vと発電条件である0.4Vに制御してMEAカソード触媒層中のFe 2p operando XES測定を行った。'1.0VでのFe 2p operando XESにより、酸素導入に伴う鉄のdd励起強度の変化を見出した。このことは、多段焼成FePc由来触媒のFeサイトにO2が吸着することを示唆している。続いて0.4Vに保持してXES測定を行ったが、発電に伴う電子状態変化は窒素導入時と酸素導入時でほとんど見られなかった。以上の結果から、この多段焼成FePc由来触媒の鉄サイトが酸素還元反応活性点である場合は、生成物及び反応中間体の脱離律速であることが示唆された。

Platinum series catalysts are active catalysts. Under the conditions of active catalysis and PEFC action, the electronic status of the catalyst is directly affected, the ORR active point is degraded, and the synthesis of the catalyst is effective. This year's research and ORR experiments show that under the condition of the operation of the fuel computer pool, the multi-stage production of the FePc is caused by the catalysis of the electric power generator, the XES generator, the operando test, the start-up, the electronic system, the electronic system, and the computer system. The raw materials of FePc, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the raw materials, the raw materials, the inactive materials, the acid washing, the multi-stage and the FePc catalyst. On the basis of the catalyst, the multi-stage formation of the FePc catalyst, the PtRu/C catalyst and the film electrode joint (MEA) are used. The contact media are used to supply, control and control the electric potential between stations, and MEA SiC materials are used in the high vacuum environment. MEA equipment is used to launch a new operation. Operando XES is used to determine the ultra-high decomposition energy of SPring-8 BL07LSU and the optical spectrometer. MEA is sensitive to water, asphyxia, asphyxia, asphyxiate, asphyxiate, as 1.0V Fe 2p operando XES temperature, acid input, dd excitation strength, output voltage. The reason for the formation of multiple segments into FePc is that the catalyst is Fe, the oxygen is inhaling, and the instigation is instigated. At 0.4 V, keep the XES test at room temperature and the temperature at the same time as the asphyxiant is put into the battery. As a result of the above results, the multi-stage formation of FePc is caused by the formation of the catalyst, the active point, the product and the dissociation rate of the product.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

軟X線発光分光による鉄フタロシアニン由来PEFC正極触媒のoperando解析

使用软 X 射线发射光谱对源自铁酞菁的 PEFC 阴极催化剂进行操作分析

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshimura T.;Tanimizu M.;Inoue M.;Suzuki A.;Iwasaki N.;Kawahata H.;丹羽秀治
通讯作者：
丹羽秀治

金属フタロシアニン由来酸素還元触媒のin situ軟X線発光分光

金属酞菁衍生氧还原催化剂的原位软X射线发射光谱

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshimura;T.;Izumida;H.;Suzuki;A.;Ishimura;T.;Nakashima;R.;Kawahata;H;丹羽秀治
通讯作者：
丹羽秀治

軟X線発光分光による固体高分子形燃料電池正極用カーボンアロイ触媒のin situ電子状態観測

软X射线发射光谱原位观察聚合物电解质燃料电池正极碳合金催化剂的电子态

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshimura;T.;Izumida;H.;Suzuki;A.;Ishimura;T.;Nakashima;R.;Kawahata;H;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治
通讯作者：
丹羽秀治

超高分解能軟X線発光分光によるナノ空間の水及びカフェインの電子状態解析の検討

使用超高分辨率软 X 射线发射光谱研究纳米空间中水和咖啡因的电子态分析

DOI：
发表时间：
2011
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshimura;T.;Izumida;H.;Suzuki;A.;Ishimura;T.;Nakashima;R.;Kawahata;H;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治
通讯作者：
丹羽秀治

固体高分子形燃料電池正極用コバルトフタロシアニン由来カーボンアロイ触媒の表面とバルクの化学状態分析:軟X線及び硬X線光電子分光

用于聚合物电解质燃料电池正极的钴酞菁衍生碳合金催化剂的表面和本体化学态分析：软X射线和硬X射线光电子能谱

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshimura;T.;Izumida;H.;Suzuki;A.;Ishimura;T.;Nakashima;R.;Kawahata;H;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;丹羽秀治;H.Niwa;丹羽秀治
通讯作者：
丹羽秀治