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2016年12月11日 (日)

極めて低い白金担持量で高酸素還元反応性触媒の開発に成功

2016/11/15
北陸先端科学技術大学院大学
プレスリリース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 北陸先端科学技術大学院大学の
先端科学技術研究科/物質化学領域の
松見紀佳教授、
ラーマン ヴェーダラージャン助教、
ラージャシェーカル バダム博士、
及び田中貴金属工業株式会社の
共同研究グループは極めて低い白金担持量
で商用系触媒に匹敵する高酸素還元性を
示す低コスト型電気化学触媒の開発に
成功した。
 
 酸素還元反応は燃料電池などの
エネルギーデバイス内における
反応律速段階であり、その効率は
デバイスのパフォーマンスに直接的に
影響することが広く知られている。
 
 本研究では比較対象の商用触媒
において50wt%近く含まれている白金を
1/15から1/20まで低減しつつ
従来系の最善の性能を示す触媒に匹敵する
性能を示す材料を作製することに成功した。
 
 従来の炭素材料/白金ナノ粒子系
マトリックスの典型的な作製手法としては、
アルコールなどの犠牲試薬の存在下
において前駆体の塩化白金酸を還元する
手法が広く適用されてきた。
 
 本研究では水系メディアにおいて
犠牲試薬を用いることなく、疑似太陽光を
光源としたグリーンな手法で
各種炭素材料/TiO2/白金ナノ粒子
コンポジットを作製した。
 
 作製した各コンポジット材料を、
回転ディスク電極を用いた
サイクリックボルタンメトリーと
直線走査ボルタンメトリーにより
酸素還元反応性を評価し、商用材料
(TEC10E50E)と比較した。
 
 図1Aは典型的なH2の吸脱着に相当する
ピークを示している。
 
 図1BはTEC10E50E、
カーボンナノチューブを含む
Photo-Pt-CNT-TiO2 、
グラファイトを含む
Photo-Pt-Graphite-TiO2 各系の
ECSA(電気化学有効表面積)※2を
示しており、Photo-Pt-CNT-TiO2は
商用系にほぼ匹敵するECSA値を示した。
 
 また、今回の材料系の酸素還元反応の
反応開始電位は0.93Vであった(図1C)。
 
 これらの材料群の質量比活性
(mass activity)※3と特定反応比活性
(specific activity)に関して
評価を行ったところ(図1D)、
特定反応比活性はPhoto-Pt-Graphite-TiO2
(6.6A/m2) >
Photo-Pt-CNT-TiO2 (4.8A/m2) >
TEC10E50E (4.6A/m2)の順となり、
本研究の材料系の極めて高い
電気化学触媒活性が明らかとなった。
 
 成果はNature Publishing Groupの
Scientific Reports
(2016インパクトファクター 5.228)
オンライン版に11月15日19時(日本時間)
に掲載される。
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 「極めて低い白金担持量で」と言う
のが素晴らしい。
 
 
>本材料系を用いた燃料電池、
>リチウム―空気電池等の
>エネルギーデバイスの構築、評価
>により、低コスト型の
>エネルギーデバイスの開発に
>つながると考えられ、
>環境対応自動車、家庭用定置型電源等
>への展開が期待される。
 
 安価な燃料電池、家庭用定置型電源等
の実現を期待したいと思っているので、
上手く実用化に繋がると良いですね。
 
 関連投稿です。
大阪大学研究情報

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