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

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。

「白金使用量を約80％削減した

　燃料電池の電極を開発」

大阪大学研究情報