신에너지·산업기술종합개발기구와 야마나시대학, 다나카 귀금속공업 주식회사는 연료전지의 열화의 원인이 되는 과산화수소의 발생을 절반 이하로 억제 가능한 백금-코발트 합금 수소극 촉매의 개발에 세계 에서 처음으로 성공했다.

 연료 전지는 전해질 막의 양측의 전극에 수소와 공기를 공급하여 발전한다.수소극에서는 수소가 산화되어 수소 이온이 생성된다.공기극에는 공기를 공급하지만, 산소의 일부가 전해질막을 투과하여 수소극의 촉매에 흡착한 수소 원자와 반응하여 과산화수소가 부성화된다.이 과산화수소가 철 이온 등의 불순물과 접촉하면, 발생한 OH 라디칼이 전해질막을 공격하여 분해되어, 이것이 연료 전지의 열화의 원인이 되고 있었다.

 이번에, 야마나시 대학은 백금-코발트 합금 나노입자의 표면 구조를 제어해 내산성을 높인 백금 스킨/백금-코발트 합금 촉매를 프로토타입하고, 과산화수소의 발생 속도를 억제하는 효과가 매우 큰 것 를 발견했다.이 억제 효과를 바탕으로 다나카 귀금속 공업(주)이 백금-코발트 합금 나노입자/탄소 촉매(PtCo/CHT 촉매)의 양 합성을 가능하게 하였다.그리고, 이 PtCo/CHT 촉매의 과산화수소 발생 속도가, 종래 사용되어 온 시판의 백금/고표면적 카본 블랙 담체 촉매에 비해 절반 이하로 억제되어, 가속 열화 시험에서는 내구성이 4배 이상 향상 했다.이것에 의해, 연료 전지 자동차나 정치용 연료 전지의 내구성의 비약적인 향상을 기대할 수 있다.

 향후, 야마나시 대학과 다나카 귀금속 공업은, 자동차 회사 등과 제휴해 PtCo/CHT 촉매를 이용한 연료 전지를 시험해, 고성능·고내구화를 향한 연구 개발을 진행시킨다.또한, 다양한 첨단 해석법과 계산 과학에 의해 작용 기구를 다각적으로 해명하여, 더욱 고성능인 촉매 설계 지침의 확립을 목표로 하고 있다.

논문 정보:【Journal of Materials Chemistry A】Unparalleled mitigation of membrane degradation in fuel cells via a counter-intuitive approach: suppression of H2O2 production at the hydrogen anode using a Ptskin–PtCo catalyst

야마나시 대학

지식과 기술의 「지역의 핵심」이되는 차세대 연구자와 각 분야에서 활약하는 리더를 육성

야마나시 대학의 뿌리는 1796년에 설립된 에도 막부의 학문소 ‘후이칸칸(키텐칸)’에 있습니다. 200년 이상에 걸친 「지」의 전통을 맥들로 계승해, 한사람 한사람이 만족할 수 있는 배움의 장소를 사회에 제공.풍부한 인간성과 윤리성을 갖추고, 넓은 지식과 깊은 전문성을 가지고, 차세대 연구자와 각 […]

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