成果報告書詳細
管理番号20130000000437
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発 基盤技術開発 酸化物系非貴金属触媒 各種酸化物系触媒の電気化学的手法による電極反応解析(日産自動車株式会社)
公開日2014/6/14
報告書年度2010 - 2012
委託先名日産自動車株式会社
プロジェクト番号P10001
部署名新エネルギー部
和文要約件名:平成22年度-平成24年度成果報告書「固体高分子形燃料電池実用化推進技術開発/基盤技術開発/酸化物系非貴金属触媒」

高出力を要する自動車用燃料電池に酸化物系触媒を適用するには、大幅な高活性化が必要である。高活性化の手段としては、反応機構を変えて活性化エネルギーを低下させることと、活性点を高密度化することに大別できる。電極反応機構の推定には速度論パラメータの測定が必要であるが、その評価法として酸化物系触媒に適したものは明確になっていない。また、活性点密度を活性の測定と同じ環境下(in-situ)で測定する方法は現時点で確立されておらず、確立に向けた課題すら明らかになっていない。そこで、酸化物系触媒に最適な速度論パラメータ評価法を構築することと酸化物系触媒の活性点密度in-situ測定法を構築するための課題を抽出することを目標とした。
触媒担持量と評価条件を酸化物系触媒に最適化した新たな回転リング・ディスク電極法の構築により、酸化物系触媒の全ての速度論パラメータ(ターフェル勾配、反応電子数、酸素反応次数、活性化エネルギー)が評価可能となった。また、酸化物系触媒の活性点密度in-situ測定方法となり得る候補を5つに絞り、それぞれの測定法構築に向けた課題を抽出した。
英文要約Title: Development of PEFC Technologies Aiming for Practical Application. Base Technology. Non-precious metal oxide based cathode for PEFC (FY2010-FY2014) Final Report

Drastic enhancement of catalytic activity should be required in order to apply oxide based electrocatalysts for ORR to automotive fuel cells. One approach is to reduce the activation energy by changing reaction mechanism and the other is to increase active site density. Although kinetic parameters evaluation is necessary for the understanding of reaction mechanism projection, there is no precise evaluation method for oxide based electrocatalysts. In addition, there is no in-situ measurement technique to estimate active site density and even clear problem to resolve. Therefore, we intend to establish the optimized evaluation method of kinetic parameters and to clarify the necessary tasks to develop the in-situ measurement method of active site density for oxide based electrocatalysts as our interim goal.
An improved rotating ring disk electrode technique with optimizing catalyst loading and evaluation conditions for oxide based electrocatalysts enabled us to evaluate all kinetic parameters (Tafel slope, oxygen reaction order, apparent activation energy and transferred electron number) of oxide based electrocatalysts. Besides, we narrowed down the candidates to estimate in-situ active site density to five methods and revealed what we should do for development of in-situ active side density measurement methods.
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