iYagi Lab.

Graduate School of Environmental Science
Hokkaido University

select language:

ナノ構造化燃料電池電極触媒

  • PtNi Nanotetradecapod

    PtNi Nanotetradecapod

  • PtNi Nanoframe@N-doped Carbon

    PtNi Nanoframe@N-doped Carbon

  • Pt Nanowire

    Pt Nanowire

Member: Tadgell、庄、加藤、星、谷奥
Field: Electrochemistry SOR Spectroscopy Surface Science Colloid Chemistry Nanomaterials
Skills: Electrochemistry XPS SXS XAS&XES XAFS
固体高分子形燃料電池のカソード(空気極)では酸素還元反応(ORR)が進行しますが、この遅い4電子移動反応を進めるためには、現状では白金が必須です。白金は高価であり、資源量が限定されているため、低白金・高活性かつ高耐久性を有する触媒の開発が必要です。コロイド法に基づく白金合金ナノフレームや白金合金ナノワイヤなど、ナノ構造・ナノ合金に立脚した高安定性・高活性を実現する触媒を研究しています。

 白金系合金(PGM)は、優れた酸素還元反応(ORR)活性を有しており、固体高分子形燃料電池(PEFC)のカソード触媒として研究されてきました。特に最近では米国アルゴンヌ国立研究所のグループによるPtNiナノフレーム(PtNi-NF)の報告以降、ナノ構造化電極触媒の耐久性やORR活性が注目され、当研究室でもPtNiNF以外にPtNiナノワイヤ(PtNi-NW)に関する研究を進めています。

 これまで、PtNi-NFを窒素ドープしたカーボン担体に固定することでORR活性と耐久性がさらに向上すること、PtNi-NFのin situ XAFS計測、PtNi-NWが電位サイクル試験によって一旦ORR性能を向上しており、それが担体上での枝状構造の形成に依ること、などを報告してきました。最近ではPt合金NWの水素酸化反応(HOR)への応用にも着手しています。