燃料電池の触媒を観察することに成功

電気通信大学は6月10日、固体高分子形燃料電池触媒劣化についてナノXAFS/TEM2次元同視野イメージングに成功したと発表した

同成果は同大学燃料電池イノベーション研究センターの岩澤康裕 センター長・特任教授らの研究グループによるもので、米化学会誌「Journal of the Physical Chemistry Letters」に掲載される予定。

燃料電池はクリーンなエネルギー源として注目され、昨年12月にトヨタ自動車から燃料電池車MIRAIが発売されるなど、応用が進んでいる。しかし、その本格普及に向けては燃料電池触媒の耐久性向上など、まだまだ課題が多い触媒の耐久性向上を実現するために、劣化の原因とメカニズムの解明が必要となるが、従来の観察手法では燃料電池が発電する時と同じ条件で観察することができていなかった

今回の研究では、兵庫県にある大型放射光施設「SPring-8」に同大学が建設した、燃料電池計測用のX線吸収微細構造(XAFS)ビームライン「BL36XU」に開発整備した2次元走査型顕微鏡XAFSシステム(ナノXAFS)と走査型透過電子顕微鏡(STEM)を独自設計のメンブレンXAFS/STEM測定セルを用いることで組み合わせて使用し、燃料電池が発電する時と同じ飽和水蒸気下で燃料電池触媒を観察することに成功した

また、同手法によってアノードガス交換の繰り返し(起動・停止の繰り返し)劣化により、カーボン担体から白金(Pt)がPt2+イオンとしてとして酸化溶出する領域と、Pt金属ナノ粒子として脱離してしまう領域があり、その違いがPt/アイオノマー比によって決まることを発見した

岩澤センター長は「発電下の燃料電池電極触媒はウェットな環境で複雑なため劣化の因子やメカニズムを直接観察する手段に乏しく、特に耐久性の向上について、これまで主に経験を頼りに議論・対応してきたが開発したナノXAFSーSTEM/EDS同視野イメージング法は、燃料電池触媒の劣化機構解明と劣化抑制の解決に繋がる情報を提供し、今後の燃料電池車本格普及のための次世代燃料電池触媒設計の理解を深め開発を加速するものと期待される。」とコメントしている。

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