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» 2015年05月19日 09時00分 UPDATE

燃料電池車:燃料電池の白金触媒劣化プロセス、リアルタイム観察技術で解明へ (1/3)

トヨタ自動車は、ファインセラミックスセンター(JFCC)と共同で、燃料電池の化学反応を促進する触媒として不可欠な白金の反応性低下(劣化)に至る挙動をリアルタイムで観察できる新たな手法を開発した。

[朴尚洙,MONOist]

 トヨタ自動車は2015年5月18日、一般財団法人のファインセラミックスセンター(JFCC)と共同で、燃料電池の化学反応を促進する触媒として不可欠な白金の反応性低下(いわゆる劣化)に至る挙動をリアルタイムで観察できる新たな手法を開発したと発表した。今後の燃料電池開発において、高価な白金使用量の削減と効率や耐久性の向上を両立するという、困難な目標の達成につなげられる可能性を高められる。

 今回、トヨタ自動車とJFCCの共同研究グループは、観察・分析用の透過型電子顕微鏡(TEM)の中で、燃料電池スタックと同じ発電状態を模擬できる新しい観察用サンプルの作成に成功した。これにより、数nmサイズの白金微粒子のレベルで、反応性低下に至る挙動プロセスの観察が可能になった。

透過型電子顕微鏡による白金微粒子の粗大化の観察結果 透過型電子顕微鏡による白金微粒子の粗大化の観察結果(クリックで拡大) 出典:トヨタ自動車

白金触媒劣化の原因は白金微粒子の「粗大化」

 燃料電池の触媒である白金の反応性低下は、白金微粒子が大きくなる「粗大化」に起因することが知られている。しかしこれまでの観察手法では、粗大化に至るプロセスをリアルタイムで把握することができず、粗大化の要因を解析することは困難だった。

燃料電池の性能低下の要因 燃料電池の性能低下の要因として、触媒の白金微粒子の反応性低下が挙げられている(クリックで拡大) 出典:トヨタ自動車

 今回開発した観察手法は、白金微粒子の担体(土台)となるカーボン上で粗大化に至る挙動を引き起こす箇所やその時の電圧、さらには担体の材料の種類によるそれらの違いなどを明らかにでき、反応性低下のメカニズムの解析や、燃料電池における白金の性能や耐久性を向上するための研究や開発の指針が得られるという。

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