Oxygen reduction activity and interfacial structures of LaSrCoO at initial electrochemical process in an alkaline solution
アルカリ溶液中でのLaSrCoOの酸素還元活性および反応初期過程における界面の構造
松崎 陽*; 平山 雅章*; Oguchi, Shoya*; 粉生 守*; 池澤 篤憲*; 鈴木 耕太*; 田村 和久 ; 荒井 創*; 菅野 了次*
Matsuzaki, Akira*; Hirayama, Masaaki*; Oguchi, Shoya*; Komo, Mamoru*; Ikezawa, Atsunori*; Suzuki, Kota*; Tamura, Kazuhisa; Arai, Hajime*; Kanno, Ryoji*
ペロブスカイト型構造を持つLaSrCoO酸素還元(ORR)および酸素発生(OER)反応について、様々な面方位を持つ2次元モデル電極を用いて調べた。パルスレーザー堆積法で合成した薄膜電極を用いることで、ORR反応の面方位依存性を明らかにした。電気化学測定より、1回目のORR/OERサイクルでは、ORRの反応活性は(001)面で最も高かったが、2回目のサイクルでは、活性が著しく低下した。放射光を用いた結晶構造解析を行い、LaSrCoOのバルクと表面の構造が変化していることがわかった。また、構造変化は酸素欠損サイトの形成によることが明らかになった。さらに、LaSrCoOの表面が部分的に分解されることも分かった。したがって、ORRおよびOER反応の活性を上げるには、電気化学反応に伴い形成される界面の構造が重要である。
Oxygen reduction and evolution reactions (ORR and OER) of perovskite-type LaSrCoO were characterized using two-dimensional model electrodes with different reaction planes. Synthesized by pulsed laser deposition, these thin and flat electrodes can reveal the reaction plane dependence of the ORR activity. From steady-state polarization measurements in KOH (aq.), the ORR activity was the highest on the (001) film during the first ORR/OER cycle, and it decreased significantly during the second cycle. In-situ synchrotron X-ray diffraction clarified crystal structure changes in the bulk and surface regions of LaSrCoO, and these changes are associated with forming oxygen defects during the initial electrochemical process. Furthermore, the LaSrCoO surface partially decomposed upon reacting. Therefore, the interfacial structures formed in the electrochemical reaction field is important for enhancing ORR and OER activities.