成果報告書詳細
管理番号20110000001680
タイトル平成21年度成果報告書 固体高分子形燃料電池実用化戦略的技術開発 次世代技術開発 時間分解XAFSを用いたダイナミック燃料電池触媒の構造と電子状態解析およびXAFS解析技術評価
公開日2011/11/9
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人北海道大学
プロジェクト番号P05011
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約急務の課題である燃料電池車実現のための固体高分子形燃料電池システムについてその基盤技術を確立するため、放射光からのX線をプローブに使用するXAFS(X線吸収微細構造)により、相補的な触媒解析情報を合わせ、問題解決に直結する触媒種の構造変化と電子状態変化、溶解現象、電池作動時における電極触媒表面の電気化学的反応,触媒表面-アイオノマー結合様式、触媒毒の作用を解明し、高活性・高耐久性燃料電池触媒開発の具体的指針を提供することにある。本事業(2008-2009)年度開発研究は、この最終目標を実現するための測定システムと技術要素開発研究に主眼をおいて、以下の研究を展開した。
(1) ミクロReverse Monte Carlo法によるスペクトル変化解析法の確立
(2) 偏光全反射蛍光XAFS法による電極表面の構造解析の可能性と手法確立
(3) 電気化学反応過程観察のための光電子放出顕微鏡(PEEM)法の可能性
(1)については、プログラムの基本構成を完成させた。また、(2)については、手法の確立と超高真空下における手法の展開をおこなった。(3)については、電気化学反応過程追跡の可能性を示すことができた。
以上の成果を踏まえて、新型ビームライン建設し、固体高分子燃料電池システム開発に必要な基盤的知見を得る。
英文要約Abstract
In order to develop the fuel cell car, it is necessary to establish Polymer Electrode fuel cell (PEFC) system. The fundamental understanding of PEFC will be of great help and requires the revolutionary new XAFS(X-ray absorption fine structure) technique which includes time-resolved, spatial resolved and depth profile detectable system. For this purpose, a new XAFS beam line has to be constructed. These XAFS techniques will reveal electronic and structural change in the catalyst species, solution process of catalysts, and electrochemical reaction at electrode during the working conditions, interaction between catalyst and ionomer, catalyst poison and provide a lot of information about long life time and high activities.
In this work in the period of 2008 and 2009 we developed experimental and analysis fundamental elements in order to fulfill the above purpose.
(1) To establish Micro Reverse Monte Carlo method to analyse the XAFS spectrum.
(2) Possibility of electrode surface structure analysis by means of polarization total reflection fluorescence XAFS
(3) Possibility of PEEM(Photoemission electron microscopy) in the electrochemical system
As a result we have established a fundamental part of the program for the item (1). Polarization total reflection fluorescence XAFS is established and is applied to the surfaces under UHV conditions. PEEM is studied in its possibility to the electrode surface.
Based on these fundamental findings, we will a new beam line and obtain fundamental information about PEFC and accelerate its development.
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