• 締切済み

燃料電池の触媒についての質問です

燃料電池の触媒についての質問です PEFC用のアノードなどに使われるPt触媒について 良く カーボンに担持させた状態でアノードに塗りつける、 とありますが 何故カーボンに担持させるのですか? 直接 PEMに高濃度のPtナノ粒子を懸濁して塗布しても良さ そうなのですが、、、。 素人でなにも良く分かりませんがどなたか情報を頂ければと 思います。

  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数0

みんなの回答

noname#160321
noname#160321
回答No.1

ほとんど素人ですが、白金粒子は使いますのでその程度のお答えになります。ごめんなさい。 >直接 PEMに高濃度のPtナノ粒子を懸濁して塗布して 早い話これはかなりの難技術です。 それに比べ、カーボン上への白金微粒子の分散技術は、近代化学の初期から数十年間触媒技術として研究され、工業的に何十年も前からプラントに組み込まれている「こなれた」技術です。 先のことは分かりませんが、現実に設計する上でこなれた技術を使う方がコストパーフォーマンスが高いでしょう。

関連するQ&A

  • 燃料電池用触媒について

    今、燃料電池が注目されていますよね。 昨年のモーターショーでは、各社燃料電池車を展示していました。車に搭載されている燃料電池は、固体高分子型と呼ばれる型だと思うのですが、 その燃料電池に使われている触媒は、カーボンブラックという活性炭に似た比表面積の大きな炭素にPt等の貴金属をつけたものだと聞きました。 このPtは、カーボンブラックにどのような力で付着しているのでしょうか? ミクロ孔などの穴にはまる物理吸着? それともカーボン表面上にあるカルボキシル基やカルボニル基に化学吸着? その両方? お詳しい方がいらっしゃいましたら教えてください。 また、カーボンブラックに関する情報は活性炭よりも少ないです。 カーボンブラックについてもっと詳しくなりたいので、本、文献等紹介していただけますとうれしいです。 (ライオンのHPは見ました) 以上、よろしくお願いします。

  • 燃料電池の触媒添付方法について

    学校の研究で燃料電池の製作してみました。しかし、カーボンペーパーに触媒をうまく塗れきません。触媒に純粋を少量加えてペースト状にしてから塗ってみましたが、ムラが出来てしまい思うような出力を得られませんでした。 出来るだけカーボンペーパーに均一に塗りたいのですが、通常触媒はどのようにして塗るのでしょうか?もしくは、いい方法があれば教えてください。お願いします。

  • 燃料電池 白金の付け方

    こんにちは、燃料電池には白金の微粒子を炭素に付着させたものが触媒として使われているということですが、この炭素も微粒子状だと聞きました。いったいどうやって白金の微粒子を炭素微粒子に付着させるのでしょうか。

  • 燃料電池の電極触媒Ptの合金化(Co)について

    私は今、燃料電池のカソードの電極触媒について研究しているのですが、Ptが高価であるので安価であるCoをいれているのですが、合金化させることでCO(一酸化炭素)の耐被毒性を得られるのがわかったのですが、耐被毒性が得られる理由が分かりません。この理由は何なのかお尋ねしたいです。お願いします。

  • 燃料電池の構造について

    燃料電池について勉強しているのですが、一つ分からない事があるので教えてください。 PEFCの水素側の触媒層でH+と電子に分離しますよね? H+はそのままMEAを通って酸素側の触媒層に移動するわけですが、電子は外部回路を通って酸素側の触媒層に移動します。 そして、酸素とH+と電子を反応させます。 ここが分からないのです。 電子が外部回路を通った時点で電流は流れているので、別に酸素と反応させる必要がないと思うのですが、間違った考えなのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 白金の触媒作用について

    燃料電池の電極では白金の触媒作用によって、酸素分子が解離し、さらに還元されて陽イオンになり、 一方で水素分子は解離、酸化されてプロトンになると言われています。白金の触媒作用についてネットで調べると酸素分子を解離吸着することについては情報があり理解できるのですが、電荷移動については情報が見当たりませんでした。 酸素原子が陽イオンになったり、水素原子がプロトンになる過程は実験的にはどのように確かめられているのでしょうか? また、理論的にはどのように考えられているのでしょうか?

  • PtRu/Cについて

    燃料電池の本の中によくPtRu/Cについての記述をよく見かけます。アノード触媒に使われ、「メタノール酸化活性が高い」との記述から原料はメタノールが使われているというのはわかったのですがそもそもなぜPtRuがメタノールの酸化を活性にさせるのでしょうか? 具体的に教えてほしいです。

  • 対流ボルタンメトリーについて

    お世話になります。 燃料電池関係で、情報を集めています。 触媒の評価で対流ボルタンメトリーが行われるとありました。 なぜ、電極を回して評価するのでしょうか。 燃料電池の機構に照らし合わせてよくわかりません。 教えてください。 よろしくお願いいたします。

  • 燃料電池の触媒

    水素を供給する燃料電池について大学でレポートを書くことになったのですが、ふと疑問に思いました。白金に変わる触媒ってないのでしょうか? あと、触媒効果とは化学反応を促進させる効果であるということは知っているのですが、なぜ、化学反応しにくい白金でそのようなことが起こるのでしょうか?物理的にどう解釈してよいのかわからず、困っております。

  • 熱力学的障壁とは? 電解質膜の役割

    ある電池関連の文献中に熱力学的障壁という言葉が出てきたのですが,この熱力学的障壁とは一体何のことを指すのでしょうか? 書籍や検索等自分でも調べてみたのですが,解説しているサイトや書籍がありませんでした。 文献中での具体的な記述は以下の通りです。 以下一部抜粋 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 【諸言】 CO2 の触媒による持続可能な還元は地球温暖化の解決方法の一つとなるが,CO2 は安定な分子であるため,水と直接反応させて化学変換することは難しい.本研究では,CO2 の還元系と水の酸化系とをプロトン伝導膜で分割することで熱力学的障壁を下げ,CO2 の水による光燃料化の可能性とさらなる高活性化について調べた. 【実験】 CO2 の光還元触媒として,層状半導体複水酸化物[Zn1.5Cu1.5Ga(OH)8]+2[Cu(OH)4]2–・mH2O をZn, Cu, Ga の各硝酸塩および(NH4)2CuCl4 から合成した.得られた粉末45 mg にプロトン伝導高分子膜分散溶液を混合し,撥水カーボン紙に塗布した.水の光酸化触媒として,WO3 を(NH4+)10[W12O41]10–・5H2O から合成し,撥水カーボン紙に塗布した(40 mg).両光触媒にプロトン伝導高分子膜を挟んだMEA を作成した.このMEA にはサーペンタイン状の露光部分を設けている.得られたMEA を燃料電池に組込み,前処理としてHe および水蒸気をそれぞれ供給しながら燃料電池を323 K で10 h 保った.次に,500W アーク灯から両触媒に光照射しながら,CO2 の光還元触媒側に3% CO2 を,水の光酸化触媒側に水蒸気を供給した.所定反応時間後,燃料電池からのガス成分をGC–TCD で分析した. 【結果・考察】 報文1,2 のように本研究のMEA を用いて413 K でCO2 の光燃料化を行なっても電力は得られないが,CO2 とH2 供給では量論のメタノールと電流が得られる.323 K での前処理でも電力が得られな いことを確認した(Fig. 1a).次に両触媒に光照射を行なうと,メタノールが56 nmol h–1 gcat–1 あるいは0.62nmol h–1 cm–2 の速度で得られた(Fig. 2).ここで,還元反応側の触媒量を採っている.光照射時の触媒部中心の温度は313 K だった.光照射中,メタノール生成の量論の1.5 倍の電流が得られた(Fig. 1b).余剰電流の理由は不明であるが,光燃料化された生成物の一部が吸着等により,全て回収されていない可能性がある.以上より,水の光酸化系では2H2O → 4H+ + 4e– + O2 の反応が起き,電子は外部回路を,プロトンは高分子膜を経由してCO2光還元系に移行し,CO2 + 6H+ + 6e– → CH3OH + H2O の反応が起きることを実証した.半導体触媒のみを用いて熱力学的障壁を 抑止しながらCO2 光燃料化を進める世界初の成果である. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 以上抜粋終了 学会用の簡易的な要旨であるため、それ以上の詳しい解説はなく,引用文献を参照しても熱力学的障壁に関する記述はありませんでした。 素人の自分が思いつくのは, 4H2O + 2CO2 → 2CH3OH + 3O2 の反応をアノード,カソードにおいてそれぞれ 2H2O → 4H+ + 4e- + O2 CO2 + 6H+ + 6e- → CH3OH + H2O の半反応にプロトン伝導膜を用いて分離することによって活性化エネルギーを下げられるという解釈なのですが,酸化反応と還元反応を分離するだけで活性化エネルギーを下げられるものなのでしょうか? 電解質膜を用いているのは,各反応を隔てることで電流を取り出しつつ光生成が進めるためだと考えていたのですが,電解質膜に活性化エネルギーを下げる機能や作用があるということなのでしょうか? ご存知の方、ご教授ください。 よろしくお願いします。