パルスレーザー蒸着により作製した遷移金属-窒素添加炭素膜の酸素還元活性

Reduction activity of transition metal and nitrogen doped carbon films prepared by pulsed laser deposition

山本 春也; 箱田 照幸; 川口 和弘; 吉村 公男; 吉川 正人

Yamamoto, Shunya; Hakoda, Teruyuki; Kawaguchi, Kazuhiro; Yoshimura, Kimio; Yoshikawa, Masahito

固体高分子形燃料電池の実用化にあたって克服しなければならない問題の一つに白金触媒の使用量の低減があり、特にカソードにおいて酸素還元反応を促進する白金代替触媒の開発が重要課題の一つとなっている。本研究では、次世代のカソード用の白金代替触媒として期待される炭素系触媒の開発を目指し、パルスレーザー蒸着法により遷移金属(コバルト,ニッケル,銅,タンタル,金)と窒素を添加した炭素薄膜の作製を行い、その酸素還元活性を調べた。窒素雰囲気中で炭素と遷移金属を基板温度:300600Cに保持したガラス状炭素基板に交互に蒸着して薄膜試料を作製し、その電気化学測定から酸素還元電位を評価した。その結果、コバルト,ニッケルを添加した試料で酸素還元活性が確認され、成膜中の基板温度が高くなるに従い、それらの酸素還元電位が高くなる傾向を示した。一方、銅,タンタル,金を添加した試料では、酸素還元活性を示さないことから、炭素系触媒の酸素還元活性は、添加する金属に強く依存することが示唆された。発表では、ラザフォード後方散乱法や透過型電子顕微鏡により評価した試料の組成及び構造と酸素還元活性の関係について報告する。

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