東大：燃料電池触媒の酸素還元反応活性を2倍向上（動画）：
подвоює активність реакції відновлення кисню каталізаторів паливних :
Tokyo univ: Doubles the oxygen reduction reaction of fuel cell catalysts:
东京大学：燃料电池催化剂的氧还原反应活性加倍：
－白金使用量の大幅削減ー
ー触媒性能10倍に向け前進ー
東京大学
量子科学技術研究開発機構「イオンビーム照射した炭素材料に、白金を保持させる新手法」を開発した。
「固体高分子形燃料電池（させること」に成功。
FCVの普及拡大：
水素を使うFCVの普及拡大には、搭載するPEFCのコスト低減が不可欠です。
PEFCのコスト低減：
そのカギを握るのが「PEFC酸素極のORR触媒という材料」です。
現在のORR触媒では、
- 高価なPtの微粒子を、炭素材料に保持させます。
- 「Pt微粒子／炭素材料」が大量に使われています。
Pt使用量削減では、ORR活性と耐久性の向上が、技術課題になっていました。
イオン照射研究施設（TIARA）：
- 量研のイオン照射研究施設を用いて、
- 炭素材料に欠陥構造を導入し、
- 表面にPt微粒子を形成する新しい方法で触媒を作製。
放射光実験と理論計算：
この高活性化・メカニズムの解明では、
「Pt微粒子から炭素材料へ、電荷移動すること」で、
「界面相互作用強化は、Ptの酸化抑制に依ること」を突き止めました。
イオンビームで欠陥構造導入：
イオンビームで欠陥構造導入することで、「界面相互作用」が強化されます。
ORR活性向上以外に「ORRに伴うPt微粒子の劣化抑制効果」も示唆しています。
【発表のポイント】
・酸素還元反応活性を2倍向上
- イオンビーム照射した炭素材料に、
- 白金微粒子を保持させる新手法により、
- 燃料電池触媒の酸素還元反応活性を2倍以上向上させることに成功
・白金を保持した炭素の欠陥構造
- 酸素還元反応活性の向上が、
- 白金微粒子を保持した炭素欠陥構造と、
- 白金との相互作用に起因することを新メカニズムで明らかにした。
・白金使用量の大幅削減：
今後、耐久性の向上や実触媒製造プロセスの実現を図り、
白金使用量の大幅削減で、燃料電池コストを低減できる。
http://www.t.u-tokyo.ac.jp/press/pr2022-03-31-001
燃料電池触媒の酸素還元反応活性を2倍以上向上させることに成功 －触媒性能10倍に向け前進 燃料電池のコスト低減に期待－（プレスリリース）
http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2022/220331_2/
Токійський університет: подвоює активність реакції відновлення кисню каталізаторів паливних елементів:
– Значне скорочення використання платини-
-Розвищення продуктивності каталізатора в 10 разів
Токійський університет
Національні інститути квантової та радіологічної науки та технологій
Ми розробили «новий метод утримання платини в вуглецевих матеріалах, опромінених іонними променями».
Зумів «подвоїти каталітичні характеристики паливного елемента з полімерним електролітом (PEFC)».
Розширення FCV:
Щоб розширити поширення FCV, які використовують водень, важливо знизити вартість PEFC, які будуть встановлені.
Зниження витрат PEFC:
Ключ до цього — «матеріал каталізатора ORR для кисневих полюсів PEFC».
З існуючими каталізаторами ORR,
Дорогі частинки Pt затримуються у вуглецевому матеріалі.
Використовується велика кількість «дрібних частинок Pt/вуглецевого матеріалу».
Зменшення кількості використовуваного Pt покращення активності та довговічності ORR стало технічною проблемою.
Дослідницький центр іонного опромінення (TIARA):
Використання дослідницького комплексу іонного опромінення Інституту кількісних досліджень
Введення дефектної структури в вуглецеве матеріал,
Новим методом утворення дрібних частинок Pt на поверхні виготовляють каталізатор.
Досліди та теоретичні розрахунки синхротронного випромінювання:
У з’ясуванні цього високого механізму активації,
Шляхом «перенесення заряду від дрібних частинок Pt до вуглецевого матеріалу»,
Ми виявили, що «посилення взаємодії між поверхнями залежить від придушення окислення Pt».
Дефектна структура, внесена іонним пучком:
За допомогою введення дефектної структури іонним пучком посилюється «межфазна взаємодія».
На додаток до покращення активності ORR, він також передбачає «ефект придушення погіршення стану дрібних частинок Pt, пов’язаного з ORR».
[Пункт оголошення]
・ Подвоїти активність реакції відновлення кисню
Для вуглецевих матеріалів, опромінених іонними променями
Завдяки новому методу утримання дрібних частинок платини,
Вдалось підвищити реакційну активність каталізатора паливних елементів більш ніж вдвічі
・ Дефектна структура платини, що утримує вуглець
Поліпшення активності реакції відновлення кисню,
Вуглецева дефектна структура, що утримує дрібні частинки платини і
За новим механізмом було з’ясовано, що це викликано взаємодією з платиною.
・ Значне скорочення використання платини:
У майбутньому ми покращимо довговічність і реалізуємо фактичний процес виробництва каталізатора.
Витрати на паливні елементи можна зменшити за рахунок значного зменшення кількості використовуваної платини.
Phys. Rev. Materials 6, 035801 (2022)
– Activity enhancement of platinum oxygen-
reduction electrocatalysts using ion-beam induced defects
ABSTRACT
High activity is one of the primary requirements for the catalysts in proton exchange membrane fuel cell applications.
Platinum (Pt) is the best known catalyst, especially for oxygen reduction at the cathode;
however, further activity improvements are still required.
Previous computational studies suggested
that the catalytic activity of Pt nanoparticles could be enhanced by a Pt − carbon (C) support interaction.
We have recently found
that an enhanced electronic interaction occurs at the interface between an argon-ion ( Ar + )-irradiated glassy carbon (GC) surface and Pt nanoparticles.
Here, we report
a more than twofold increase in specific activity for the Pt nanoparticles on the Ar + -irradiated GC substrate compared to that on the nonirradiated GC substrate.
The mechanism of this activity enhancement was investigated by local structure analysis of the interface.
Ar + irradiation of the carbon support led to the formation of Pt − C bonding, thus protecting the deposited Pt nanoparticles from oxidation.
https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevMaterials.6.035801