横浜国立大学理工学部化学・生命系学科(化学応用EP)・大学院理工学府化学生命系理工学専攻(化学応用・バイオ/エネルギー化学教育分野)

横浜国立大学エネルギー変換化学研究室/光島・黒田研究室

酸素発生用層状複水酸化物ナノ粒子及びメソポーラス複合酸化物電極触媒の調整可能な合成法

担当者:Eduardo de Barros Ferreira カナダ Queen's Universityからの短期留学生(研究当時)

Tunable Method for the Preparation of Layered Double Hydroxide Nanoparticles and Mesoporous Mixed Metal Oxide Electrocatalysts for the Oxygen Evolution Reaction
Langmuir 39 (2023) 8163-8175.

アニオン交換膜水電解等のアルカリ性電解質を用いた水電解は、安価な電極触媒が利用できる有用な水電解方式です。 より高活性な電極触媒を得るためには、触媒粒子のサイズや集合構造、表面構造等を様々な状態に制御する必要があります。 本研究では、触媒として有用な層状複水酸化物を三脚型配位子を用いてナノ粒子状に制御する方法を開発しました。 また、得られたナノ粒子をブロックコポリマー鋳型と複合化することで電極触媒活性の高いメソポーラス構造へ変換しました。

逆電流による劣化は、電解槽の陽極、陰極の両方をセットで考える必要があり、片側を守るともう片側が強い劣化の作用を受けるといった自体になりかねません。 通常、電極材料の電解性能は表面積が大きいほど高くなりますが、同時に逆電流の発生量増加につながるため、適切なバランスを取る必要があると言えます。 本研究に示す様な、電極材料の充放電挙動を理解することにより、合理的な電極設計が進むと考えられます。