利用報告書 / User's Report | ARIM Japan公式ホームページ_マテリアル先端リサーチインフラ

【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.02】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22KU1052

利用課題名 / Title

水電解セルの性能向上に向けた検討

利用した実施機関 / Support Institute

九州大学

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）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

電子分光,電極材料/ Electrode material,ナノワイヤー・ナノファイバー/ Nanowire/nanofiber

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)

坂本奈穂

所属名 / Affiliation

九州大学工学府先進水素システム研究室

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

永山まゆみ

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

KU-501：電子状態測定システム

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

水素を製造する水電解装置の電極触媒材料は、酸化イリジウムが使用されている。その電極触媒について、新しい構造のものを作製し、作製したサンプルの表面近傍の構成元素について調べるため、X線光電子分光評価をおこなった。

実験 / Experimental

作製したサンプル１（fiber_1）とサンプル２（fiber_2）を試料台に乗せ、X線光電子分光を実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

XPS 分析において得られたサンプル1（fiber_1）とサンプル2（fiber_2）の広域結合エネルギースペクトルを図1 に示す。広域結合エネルギースペクトルより、表面に Ir、O、および C の各元素が存在することが確認できた。ここで、検出された C は試料を固定させるために用いたカーボンテープ由来であり、C1s ピークを用いた校正をおこなった。その上で、Ir4f に着目し、 58～70 eV 領域の XPS 分析結果をそれぞれ図2 に示す。観察された主なピークは、低エネルギー側からそれぞれ Ir4f_7/2、Ir4f_5/2 のピークとして帰属できる。さらに、これらのピークを分離解析した結果を、図2に示すとともに、表1 にまとめている。アメリカ国立標準技術研究所（NIST, National institute of standards and technology）が提供するデータを参考に解析すると、IrO₂に由来するピークが Ir(III)として 61.1 eV と 64.1 eVに、 Ir(IV)として 62.4 eV と 65.0 eVに現れ、主成分であることがわかった。一方、低エネルギー側の 60.9 eV に金属 Ir のピークも含まれていることがわかった。つまり、サンプル1 とサンプル2 は表面にわずかに金属 Ir を含んでいることが確認できた。市販 IrO₂ の表面には Ir(0)は含まれないことがわかっている。したがって、サンプル1 とサンプル2 はわずかに金属 Ir を含むものの、両試料は主に Ir 酸化物で形成されていると考えられるが、一般に、測定前に空気中でサンプルを移動する際に、金属表面に酸素が吸着することが知られている。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　XPS測定から得られた(a) (b)Ir系ファイバーの広域結合エネルギースペクトル

図2　XPS分析から得られたIr系ファイバー（(a)fiber_1, (b)fiber_2）のIr4f結合エネルギースペクトル(黒)とその構成成分分離(紫・青：Ir(0)，赤・橙：Ir(III)，緑・黄緑：Ir(IV))

表1　XPS分析から得られた各種Ir系触媒のIr4f結合エネルギースペクトルの構成成分分離結果

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

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