その場全反射赤外分光法による燃料電池電極反応の解析
使用原位全内反射红外光谱分析燃料电池电极反应
基本信息
- 批准号:11J08254
- 负责人:
- 金额:$ 0.83万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2011
- 资助国家:日本
- 起止时间:2011 至 2012
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
燃料電池自動車や家庭用電源としての利用が期待されている固体高分子形燃料電池(PEFC)の実用・普及化に向けた課題の一つとして、カソードに用いられる電極触媒の一層の性能及び有効性の向上が挙げられる。カソードで生じる酸素還元反応(ORR)のメカニズムを理解するためには、電極/電解質界面における吸着種の同定が重要である。しかし、多くの研究は単結晶電極における反応中間体の観察にとどまっており、実用電極触媒上での報告例はない。そこで、本研究では、電極には実用電極であるカーボン担体上にPtまたはPtCo合金を担持したPt/C,Pt_3Co/C触媒を、電解質にはパーフルオロスルホン酸電解質であるNafionを用い、赤外分光法を用いて界面のその場解析を実施した。初めに、実用電極触媒での測定を可能とする新たなATR-FTIRASシステムを開発した。このシステムは、燃料電池の実作動を模擬した気相条件でのその場測定を可能にし、それまで実施されてきたような電解液を必要としないため、電解液由来の対イオンの吸着による影響を取り除くことを可能にした。また、ATR-GeプリズムとSi板を併用することで、Nafionに由来する振動バンドが観察される1000cm^<-1>以下の低波数領域の高S/N比での測定を可能にした。このシステムを使用し、Nafion-Pt/C及びPt_3Co/C界面のその場観察を実施したところ、Pt上の吸着水や、プロトンに配位した水分子、Nafionに由来するスルホン酸基やエーテル基といった振動バンドが明確に観察された。その結果、ガス層における実用電極触媒上でのスルホン酸基の特異吸着現象を赤外分光の観点から初めて証明することができた。また、Pt/CよりもPt_3Co/Cの方が低電位からスルホン酸基が吸着すること、そして、電位変化に伴いスルホン酸基を末端に有する側鎖が電極表面上に傾いて吸着する様子も併せて説明した。本研究で得られた知見は、燃料電池の電極触媒の設計、開発に大きく貢献することが期待される。
The application and popularization of solid polymer fuel cells (PEFC) are expected to improve the performance and effectiveness of the electrode catalyst layer. It is important to understand the identity of adsorption species at the electrode/electrolyte interface. A number of studies have been carried out on the investigation of reaction intermediates in single crystal electrodes and on practical electrode catalysts. In this study, Pt/C, Pt/C, Pt/ A new ATR-FTIRAS system has been developed for the determination of initial and actual electrode catalysts. The fuel cell is operated under the condition that the field is determined, and the electrolyte is determined under the condition that the field is determined. It <-1>is possible to measure the high S/N ratio in the low wave number region below 1000 cm due to the vibration caused by the combination of ATR-Ge and Si plates. The field observation of the Nafion-Pt/C and Pt_3Co/C interfaces was carried out, and the adsorption of water on Pt, the coordination of water molecules and the origin of Nafion were clearly observed. As a result, the specific adsorption phenomenon of acid group on the electrode catalyst is proved by the initial observation of red spectrum. Pt/C ratio Pt_3Co/C ratio is low potential, acid group adsorption, potential change, acid group terminal, side lock, electrode surface tilt adsorption, and explanation. This study has gained insights into the design and development of electrode catalysts for fuel cells and their potential contributions.
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)
In-situ ATR-SNIFTIRS study of water behavior at Nafion-Pt/C interface
Nafion-Pt/C 界面水行为的原位 ATR-SNIFTIRS 研究
- DOI:
- 发表时间:2011
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Taiki Fuji;Hironobu Fukai;Yasue Mitsukura;Takanari Tanabata;Toshio Moriya;H.Hanawa
- 通讯作者:H.Hanawa
In Situ ATR-FTIR Analysis of the Structure of Nafion-Pt/C and Nafion-Pt3Co/C Interfaces in Fuel Cell
- DOI:10.1021/jp306955q
- 发表时间:2012-10-11
- 期刊:
- 影响因子:3.7
- 作者:Hanawa, Hirotaka;Kunimatsu, Keiji;Uchida, Hiroyuki
- 通讯作者:Uchida, Hiroyuki
Nafion被覆したPt/C及びPt3Co/C触媒のATR-FTIR解析
Nafion 涂层 Pt/C 和 Pt3Co/C 催化剂的 ATR-FTIR 分析
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:藤大樹;満倉靖恵;浜田望;花輪洋宇
- 通讯作者:花輪洋宇
Interfacial Structure of Nafion-Pt/C and PtsCo/C Analyzed by In-Situ ATR-FTIR Spectroscopy
原位 ATR-FTIR 光谱分析 Nafion-Pt/C 和 PtsCo/C 的界面结构
- DOI:
- 发表时间:2012
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:H. Hanawa;K. Kunimatsu;M. Watanabe;H. Uchida
- 通讯作者:H. Uchida
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
花輪 洋宇其他文献
大容量キャパシタの局所的反応分布のoperando計測
大电容器局部反应分布的现场测量
- DOI:
- 发表时间:
2022 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
高野 皓大;鈴木 宏輔;星 和志;石本 修一;花輪 洋宇;辻 成希;櫻井 浩 - 通讯作者:
櫻井 浩
花輪 洋宇的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
相似海外基金
材料構造解析に向けた近赤外分光法の進化:NIR-MAIRS法の開発
用于材料结构分析的近红外光谱的发展:NIR-MAIRS 方法的发展
- 批准号:
23K23374 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
摩擦in-situ 3D赤外分光法による水潤滑のメカニズム解明
利用摩擦原位 3D 红外光谱阐明水润滑机理
- 批准号:
23K26024 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
近赤外および中赤外分光法を併用した触媒表面の酸・塩基性質評価
使用近红外和中红外光谱评估催化剂表面的酸/碱性质
- 批准号:
24K08160 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
近赤外分光法と脳波を用いた社会性認知発達の神経基盤の解明
利用近红外光谱和脑电图阐明社会认知发展的神经基础
- 批准号:
22KJ2772 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
摩擦in-situ 3D赤外分光法による水潤滑のメカニズム解明
利用摩擦原位 3D 红外光谱阐明水润滑机理
- 批准号:
23H01329 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
地域の食文化・習慣を考慮した近赤外分光法による調味料の客観的品質評価技術の確立
结合当地饮食文化和习俗建立近红外光谱客观调味品质量评价技术
- 批准号:
22K02115 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
近赤外分光法による高齢者への前腕浴が前頭葉機能の注意力に及ぼす効果の検証
利用近红外光谱验证前臂沐浴对老年人额叶功能和注意力的影响
- 批准号:
21K11146 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
近赤外分光法を用いた安全で効果的な他動運動の解明に向けた循環調節に関する基礎研究
利用近红外光谱进行循环调节基础研究以阐明安全有效的被动运动
- 批准号:
21K10613 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
近赤外分光法(fNIRS)を応用した歯原性疼痛の客観的評価法の開発
使用近红外光谱(fNIRS)开发牙源性疼痛的客观评估方法
- 批准号:
20K10172 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
脳波-近赤外分光法同時記録を用いたサブプレート・ニューロンの脳血流動態の解明
使用脑电图和近红外光谱的同时记录阐明亚板神经元的脑血流动力学
- 批准号:
20K08228 - 财政年份:2020
- 资助金额:
$ 0.83万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)