Effects of Stabilizer Concentration on the Electrochemical Performance of Au-Pt Anode Catalysts for Direct Glucose Fuel Cell

摘要

グルコース燃料電池(DGFC)のためのAu-Pt合金(Au_4Pt)アノード触媒の電気化学特性に及ぼす安定剤(ポリ(N-ビニル-2-ピロリドン))濃度の効果を調べた。サイクリックボルタンメトリーにおいて，金属ナノ粒子触媒の炭素への担持量が5wt％のとき，[PVP]／［金属］=1(モル比)において最大電流密度を記録した。PVP濃度がより低いときは，金属ナノ粒子間の凝集のため電流密度は減少した。一方，PVP濃度がより高いときにも電流密度が減少した。これはおそらく金属触媒が安定剤によって不動態化し，活性な表面が失われたためである。全電池系においても.［PVP］／［金属］=1において最大電流密度を記録した。安定剤の至適条件を適用した場合，0.38V(vs AglAgCl)において最大電流密度12.7 mW cm~-2開放電圧0.85Vを記録した。さらに，10個のスタックセルを用いて計1WのLEDランプを60時間，燃料を流さずに点灯することができた。これらの結果から本DFGC系をLED照明システムの動力供給源として使用できることが証明される。%Effects of stabilizer (poly (N-vinyl-2-pyrrolidone), PVP) concentration on the electrochemical performance of Au-Pt bimetallic (AU_4Pt) anode catalysts for direct glucose fuel ceil (DGFC) have been investigated. In the cyclic voltammetry, the maximum current density was recorded at [PVP]/[metal]=1 in molar ratio for the carbon supported metal nanoparticle catalysts at 5wt％metal loading. At lower PVP concentrations, the current density decreased due to aggregation of metal nanoparticles, while at higher PVP concentrations, the current density also decreased, presumably due to loss of active surface area of the metal catalyst by passivating with the stabilizer. Also for the full cell systems, the maximum power density was recorded at[PVP]/[metal]=1. When the optimal stabilizer condition was applied to the full cell system, the maximum power density of 12.7mW cm~-2 at 0.38V vs Ag|AgCl and the open circuit voltage of 0.85V were recorded. Furthermore, a set of 10 stacked cells was able to light 6 LED lamps of total 1W for over 60 h without flowing the glucose fuel. These results demonstrate that the present DGFC system can be applied as a power supply for LED illuminating systems.