PEM燃料電池および電解装置向けの2種類のカーボン担体上への超低白金担持量の検討

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides experimental comparison of carbon supports for low-Pt catalysts, useful for materials scientists working on PEMFC/PEMWE.

🏢実務担当者:The green, scalable sputtering method could be adopted by catalyst manufacturers to reduce production costs.

🏛政策担当者:Supports the technical feasibility of cost reduction in hydrogen technology, informing subsidy and R&D policy for hydrogen infrastructure.

燃料電池と電解装置は、従来のエネルギー生産および発電方法に代わる低炭素代替技術とみなされており、特に固体高分子形燃料電池（PEMFC）および固体高分子形水電解装置（PEMWE）スタックが注目されている。しかし、触媒の高コストは、希少で高価な白金を使用することから、広範な導入の妨げとなっている。触媒はスタックコストの約40%を占める可能性があるため、コスト削減および/または低コスト代替品の探索は魅力的な提案である（Andrade and Thiringer, 2024, Clark et al., 2025）。本研究では、2種類の異なるカーボン担体であるKetjen BlackおよびAcetylene Black上への低白金担持量を調査し、市販触媒（TKK）と比較した。Ketjen Black 600JDは、その多孔性により白金利用効率の向上と物質移動の促進が確認されているため検討対象とした（Yu et al., 2005）。Acetylene Blackは、低抵抗率、高表面積、被覆の容易さから電池分野で普及しているため選択した（Badam et al., 2015）。1wt%Ptを2種類のカーボン担体上にスパッタリングし、工業生産へのスケールアップが容易なグリーンで無溶媒の触媒作製法とした（Kohlrausch et al., 2021）。その後、触媒はNRELベンチマークプロトコルを用いて、Hupd ECSAおよびORR活性を測定して試験した。また、COストリッピングもECSAの取得に用いた。これは、触媒の表面積をより良く表すためである（NREL 2014, García and Koper 2008）。予備的なCOストリッピング測定では、TKKで約39 m2 g-1、Acetylene Blackで約27 m2 g-1、Ketjen Blackで約24 m2 g-1のECSA試験値が示された。ORR活性はLSVを用いて記録し、異なる担体間の触媒活性の測定可能な差異を調査したところ、Acetylene Black担体上の白金はTKKよりも優れた活性を示し、Ketjen Black 600JDはTKKと同等であることが判明した。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Fuel cells and electrolysers have been seen as low carbon alternatives to conventional uses of energy production and generation, most notably polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) and electrolyser (PEMWE) stacks. However, the high cost of catalysts is a hindrance to the widespread implementation due to the use of platinum, which is scarce and expensive. Catalysts can account for around 40% of the cost of the stack, therefore steps to reduce and/or find low-cost alternatives are an attractive proposition (Andrade and Thiringer, 2024, Clark et al., 2025). For this research, low loadings of platinum on two different carbon supports Ketjen Black and Acetylene Black were studied and compared to a commercial catalyst (TKK). Ketjen Black 600JD was considered due to its porosity and has been found to increase platinum utilisation and enhancement of mass transport(Yu et al., 2005). Acetylene Black was chosen due to its popularity in batteries because of its low resistivity, high surface area and ease of coverage(Badam et al., 2015). 1wt%Pt was sputtered onto the two carbon supports as a green, solvent-free way of fabricating catalysts onto supports that is easily scalable to industry production(Kohlrausch et al., 2021). The catalysts were then tested using the NREL benchmark protocol of measuring the Hupd ECSA and ORR activity. CO stripping was also used to obtain ECSA as this gave a better representation of the surface area of the catalyst(NREL 2014, García and Koper 2008). Preliminary CO stripping measurement indicate an ECSA tests of ~39 m2 g-1 for TKK, ~27 m2 g-1 for Acetylene Black and ~24 m2 g-1 for Ketjen Black. The ORR activity was recorded using LSV to study measurable differences of catalytic activity between the different supports and it was found that Platinum on Acetylene Black support showed better activity than TKK and Ketjen Black 600JD was comparable to that of TKK.

• openalex https://doi.org/10.1149/ma2026-01552658mtgabsfirst seen 2026-07-18 05:38:23