電極触媒の活性を評価する高精度手法を開発

早稲田大学

2022/1/27 11:39

電極触媒の活性を評価する高精度手法を開発

 

本プレスリリースの詳細はWebサイトをご覧ください。https://www.waseda.jp/top/news/78195

 

発表のポイント

◆ 水の電気分解反応を具体的な対象として、サンプリング時間を短く設定することができる「サンプルドカレントボルタメトリー(SCV)」と呼ばれる方法を開発。

◆ 新たな方法は、従来の過渡応答法における過大評価問題を解決し、定常法における所要時間を短縮することができる。

◆ 電極触媒の活性をより高精度に評価できるため、電解槽を円滑に実用化することが可能となる。

早稲田大学理工学術院総合研究所のセンゲニ アナンタラジ次席研究員および理工学術院の野田 優(のだ すぐる)教授らは、電極触媒の活性をより高精度に評価するために、一定電位間隔の短時間クロノアンペロメトリー※1に基づく新しい準定常法を開発しました。この新たな手法により、従来の過渡応答法における過大評価の問題と、従来の定常法における所要時間の長さを解決することができ、精度の高いデータを迅速に得ることができます。本手法は、水電解による水素製造や二酸化炭素の電解還元、燃料電池などの電極触媒開発に活用できます。より正確にデータを蓄積することで、これらのデバイスのより正確な設計やエネルギー変換効率の向上を支え、再生可能電力の高効率利用などを通じて次世代エネルギーの確保や低炭素化などの社会課題の解決に繋がることが期待されます。

本研究成果は、電気化学会発行の『Journal of The Electrochemical Society』に、“Worrisome Exaggeration of Activity of Electrocatalysts Destined for Steady-State Water Electrolysis by Polarization Curves from Transient Techniques” として、2022年1月5日(水)にオンラインで公開されました。

 


 

上図:Pt電極を用いた1 M水酸化カリウム水溶液の水電解による水素生成反応の各手法による性能比較。

時間がかかるが正確な値の得られるCA(クロノアンペロメトリー)と比べ、簡便で一般的に利用されるLSV(リニアスイープボルタンメトリー)は性能が過大評価されるが、本法(SCV)は正確な値が得られる。 

 

■ 研究者のコメント

電極触媒の研究開発は、水電解による水素製造、二酸化炭素の電解還元、燃料電池など、多様な分野で日々進められ、毎年数千件もの論文が報告されています。しかしCVやLSVでの評価が一般に用いられ、不正確な値が蓄積されてしまっています。より正確な値を簡易に評価する本方法により、正しいデータが蓄積され、基礎研究から社会実装までより着実に繋がり、エネルギーの有効利用や低炭素化が推進されることを願います。

 

■ 論文情報

雑誌名:Journal of The Electrochemical Society

論文名:Worrisome Exaggeration of Activity of Electrocatalysts Destined for Steady-State Water Electrolysis by Polarization Curves from Transient Techniques

執筆者名(所属機関名):Sengeni Anantharaj (Waseda University), Subrata Kundu (CSIR -Central Electrochemical Research Institute), and Suguru Noda (Waseda University)

オンライン掲載日時:2022年1月5日(水)

掲載URL:https://iopscience.iop.org/article/10.1149/1945-7111/ac47ec/meta

DOI:10.1149/1945-7111/ac47ec

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