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燃料電池正極用バイオミメティック・カーボン触媒の開発と構造解析

燃料电池阴极仿生碳催化剂的研制及结构分析

基本信息

批准号：
16J00939
负责人：
田中雄大
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J00939/
关键词：
燃料電池金属錯体炭素材料酸素還元電極触媒

项目摘要

中心金属の異なるFe、Co、Cu、Mn、Niを含む金属サレン錯体を前駆体とした非貴金属カーボン触媒を調製し、その触媒活性を評価した。まず、Fe、Co、Cu、Mn、Niを含む金属サレン錯体 (M/2NAPD) を合成した。金属サレン錯体 (0.3 mmol) をそれぞれカーボン担体 (Vulcan XC-72R, 100 mg) に吸着後、窒素気流下中、1000 °Cで焼成し、カーボン触媒を得た (M/2NAPD@VC)。また比較として金属を含まないサレン配位子を前駆体に用いたカーボン触媒も同様に調製した (2NAPD@VC)。酸素を飽和させた0.1 MのHClO4水溶液中、回転リングディスク電極法により、カーボン触媒のORR活性を評価した。その結果、金属を含まない2NAPD@VCのオンセット電位、0.71 V (vs RHE) に比べ、金属を含むカーボン触媒のオンセット電位は0.86 V (Fe/2NAPD@VC)、0.79 V (Co/2NAPD@VC)、0.83 V (Cu/2NAPD@VC)、0.73 V (Mn/2NAPD@VC)、0.73 V (Ni/2NAPD@VC) と正側にシフトし、ORR活性が向上した。以上の結果より、触媒前駆体中に含まれる金属種は、調製後のカーボン触媒の触媒活性に影響を及ぼすことが示唆された。また、Mn, Niに比べ、Fe, Co, Cuを含むカーボン触媒は高いORR活性を有し、特にFeを含むカーボン触媒 (Fe/2NAPD@VC) はより優れた触媒活性を有することが明らかとなった。

Fe, Co, Cu, Mn and Ni are different from each other in terms of their catalytic activity. The synthesis of Fe, Co, Cu, Mn, Ni and other metal-containing complexes (M/2NAPD). The metal catalyst (0.3 mmol) was prepared on the support (Vulcan XC-72R, 100 mg) after sorption, under nitrogen flow, at 1000 °C, and was calcined at 1000 °C. The catalyst (M/2NAPD@VC) was obtained. Comparison of metals with ligands in precursors (2NAPD@VC) The ORR activity of the catalyst was evaluated in aqueous HClO4 solution containing 0.1 M HClO4 and HClO4. The results show that the metal containing 2NAPD@VC has a positive potential of 0.71 V (vs. RHE) and a negative potential of 0.86 V (Fe/2NAPD@VC), 0.79 V (Co/2NAPD@VC), 0.83 V (Cu/2NAPD@VC), 0.73 V (Mn/2NAPD@VC), 0.73 V (Ni/2NAPD@VC) and a positive ORR activity of 0.71 V (vs. RHE). The above results show that the catalyst precursor contains metal species, and the catalyst activity after modulation is affected. Mn, Ni, Fe, Co, Cu, Ni, Ni,