PEFCカソード用酸化物担体としてのPドープSnO2の適用性評価

摘要

現在の固体高分子形燃料電池（PEFC)の力ソード極には、白金担持カーボンが用いられているが、将来の燃料電池自動車の高温·高電圧という作動条件を考えると、カーボン担体の耐久性が問題になると考えられる。本研究では、酸性·酸化雰囲気において高い安定性を有するSnO2系材料に着目し、特に高比表面積かつ高導電率を持つPドープSnO2のカーボン代替担体としての適用性を検討した。触媒担持を考えて、大気、Ar及び4%H2/Arという異なる雰囲気下で、温度を変えて1hの熱処理を行い、結晶構造、比表面積、導電率及び電気化学的挙動を評価した。大気及びAr雰囲気では、比表面積は高温での熱処理においても大きな減少はなかった。導電率に関しては、大気中での熱処理では、低温から大幅に減少したが、Ar雰囲気では少し上昇した。4%H2/Ar雰囲気では、3001C付近からスズの還元が始まり、500℃では、金属スズ粒子の析出が観察された。0.5M硫酸溶液、N2中でのサイクリックボルタモグラムの形状は、全ての試料で典型的なn型酸化物半導体の特性を示した。その電流密度は、導電率よりも、比表面積の変化とよい相関を示した。また、20013で熱処理した試料を用いて起動停止試験を行ったところ、熱処理雰囲気に依存せず、いずれも非常に高耐久であることがわかった。Pド一プSnO2はPEFC力ソード触媒用のカーボン代替担体として有望であると考えられる。