【公開日：2023.08.01】【最終更新日：2023.05.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NU0054
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
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）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
水素エネルギー, 個体高分子型燃料電池 (PEFC), 白金触媒, 酸素還元反応,電子顕微鏡/Electron microscopy
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)
PARK Jaehyeok
所属名 / Affiliation
名古屋大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
川角 昌弥
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)
脱炭素社会に向けて、2030年以降燃料電池自動車（FCV）の普及拡大のためには、固体高分子型燃料電池本体の出力・効率・耐久性の各性能の改善と大幅な製作コストの削減が必要である。 特に、資源制約やコストの観点からPt使用量の大幅な削減もしくはPtフリー化させた上で電極触媒の活性と耐久性の飛躍的な向上が鍵となる。しかし、既存のPt系触媒や非貴金属触媒では限界が見えつつあり、新たな触媒原理へのチャレンジが必須である。これらの観点から、本研究は第一歩として、溶液中プラズマ放電法(以下、SP法)を用いてグラフェンでコーティングされた白金または白金合金ナノ粒子を合成して、従来白金触媒よりも耐久性及び活性を改善させた新しい触媒開発を目指している。
実験 / Experimental
Dimethylformamide(DMF,(CH₃)₂NCH)溶媒にカーボンブラック(Vulcan_XC-72R)を超音波分散した後、白金及び鉄電極(線、直径1.0mm)、液中プラズマ発生用電源装置(MPP04-A4-30)を用いて電圧2kV, 周波数30kHz, パルス幅1.5μs条件で1時間放電した。合成された触媒試料は透過電子顕微鏡(JEM-ARM200F Cold, 加速電圧200kV)を用いて微細構造、粒子サイズ、合金化などを確認した。
結果と考察 / Results and Discussion
SP法で合成した白金鉄ナノ粒子担持カーボン触媒の透過電子顕微鏡画像を図1に示す。SP法で合成された2-3nmサイズのナノ粒子がカーボンブラック上に均一に担持されていることが確認できた。また、高分解能画像からこれらのナノ粒子はカーボンシェルでコーティングされているし、EDS分析結果から白金と鉄が合金化されていることも確認できた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図 1 SP法で合成したPtFe合金ナノ粒子担持カーボン触媒の透過電子顕微鏡画像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
本研究は、新エネルギー産業技術総合開発機構（NEDO）から研究費支援を受けて行われました。
また、TEM観察においては超高圧電子顕微鏡施設技術職員の樋口氏の技術支援をうけました。
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