도쿄대학은 도요타자동차나 도요타중앙연구소, 양자과학기술연구개발기구와 공동으로 고체고분자형 연료전지의 백금 나노입자 정극촉매상에서 산소와 물의 공존에 의해 산화가 촉진되어 연료전지 의 성능이 저하되는 것을 처음으로 실험적으로 밝혔다.

　고효율이고 깨끗한 전원으로서 개발된 고체 고분자형 연료전지는, 양극에 촉매의 백금 나노입자를 분산시킨 카본을 사용한다.그러나 백금 촉매를 사용하는 경우, 가습에 의해 활성화 과전압이 발생하여 셀 전압이 저하되는 문제가 있었다.그 해결을 위해, 제XNUMX 원리 계산이 행해졌고, 백금 촉매의 산화 촉진은 산소와 물의 공흡착에 의한 것으로 예측되었지만, 실험적으로는 아직 해명되지 않았다.

　거기서 공동 연구 그룹은, 대형 방사광 시설 SPring-8의 빔 라인 BL11XU로 고분해능형의 형광 X선 흡수 분광법을 사용.양극에 사용되는 평균 입경 2~3나노미터의 백금 나노입자를 산소나 물과 반응시켜, 그 산화 상태를 해석했다.

　결과, 산소와 물의 공존에 의해 백금의 산화가 촉진하는 것을 검출, 이론상의 예측을 실험적으로 증명했다.또 이 원인으로서, 백금상에서 산소가 물과 공흡착함으로써 안정화, 반응의 진행이 늦어져, 보다 과전압이 발생하고 있다고 설명하고 있다.

　또한, 촉매 특성이 우수한 백금 코발트 합금 나노입자도 해석.산소와 물의 공흡착에 의한 산화 촉진이 거의 일어나지 않는 것을 발견하였다.나노입자 촉매의 입자 크기가 증가함에 따라, 물의 산화 촉진 효과가 감쇠되는 것도 발견되었다.

　이 성과로부터, 합금화에 의한 백금의 사용량 저감이나 백금 촉매 표면의 물을 배제하는 수법의 개발이 진전되어, 연료 전지의 고성능화와 비용 저감이 기대된다고 하고 있다.

논문 정보:【Scientific Reports】Wetting Induced Oxidation of Pt-based Nano Catalysts Revealed by In Situ High Energy Resolution X-ray Absorption Spectroscopy