【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23NU0015
利用課題名 / Title
高性能・高耐久・低コストMEAに向けた先端要素技術の研究開発
利用した実施機関 / Support Institute
名古屋大学 / Nagoya Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
SWCNT, MEA, nanocatalyst, carbon core-shell catalyst ,電子顕微鏡/ Electronic microscope,ナノカーボン/ Nano carbon
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
松尾 豊
所属名 / Affiliation
名古屋大学大学院工学研究科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ミフタフル フダ
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
樋口公孝
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NU-102：高分解能電子状態計測走査透過型電子顕微鏡システム
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
燃料電池FCの電極-電解質・接合体MEA向けの高活性や高耐久性の触媒としてSWCNTに担持したコアセル合金ナノ粒子を液相プラズマ(SP)法によって合成し、合成した触媒を用いてMEAを試作し、燃料電池の性能を評価した。起動停止の試験を行ったMEAのカソード触媒をJEM-ARM 200F Coldを用いて耐久性を評価するために構造・元素分析を行なった。 結果として耐久性試験後も単層カーボンナノチューブ(SWCNT)に担持されたPtPd合金ナノ粒子の構造が確認された。PtPd合金ナノ粒子はTEM像によって数枚のグラフェン・レヤーに覆われたままであることを一部確認されて一部が耐久性試験によりセルが壊れたことを確認された。耐久性試験後もコアセルPtPd合金ナノ粒子が合金であることを維持されたがPtの割合が半分ほど下がることがわかった。 (コア：PtPd合金、セル：アモルファスグラフェン)。本来だとPtとPdの割合が4:1であるが今回はPt:Pdの割合は大体1:1になったことを確認された。
実験 / Experimental
液相プラズマ(SP)法によってSCWNTに PtPdナノ粒子を担持させて、約2-3nmの合金ナノ粒子のサイスが形成された。この触媒を用いてMEAを作成し、耐久性試験を行なった。合金が維持されているかどうかSTEM/EDSで確認したいところです。JEM-ARM 200F Coldにて試料の観察を実施しました。
結果と考察 / Results and Discussion
Fig.1に示したように起動停止試験後のSWCNTに担持されたPtPd合金ナノ粒子は、一部グラフェン層に覆われてなく一部がグラフェンに覆われたことがわかりました。グラフェン層が部分的に壊れたナノ粒子も存在した。高電圧サイクルでグラフェン層が一部壊れていたと考える。 Fig.2とFig.3に示したように、EDSマッピングの結果により耐久性試験した後もPtPdナノ粒子の合金が維持されていることがわかった。 今回はエリア分析を行い、合金ナノ粒子のレベルでのPt:Pdの合金の割合を確認しました。計測した結果、Pt:Pdの重量の割合は大体1:1 であり、耐久性試験前と比べてPtの割合がだいぶさがったことが、わかりました。高電圧サイクルでPtが一部溶けていたと考える。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
Fig. 1 耐久性試験後のSWCNTに担持したPtPd合金ナノ粒子(PtPd/FLG/SWCNT)
Fig. 2 EDSのマッピングでPtPd/FLG/SWCNTを元素分析した図
Fig. 3 EDSのマッピングで耐久性試験後のPtPd/FLG/SWCNTを元素分析した図
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
試料の観察において樋口技術職員の支援をいただいたので感謝申し上げます。
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件