Flue Gas and Electrolyte Additives as a Means to Optimize CO 2 -Derived Supports for Platinum Electrocatalysts
Kärt Kingisepp, Kätlin Kaare, Sander Ratso
🤖 gxceed AI 要約
日本語
本論文は、CO2由来カーボン（CO2-C）を燃料電池の白金触媒担体として最適化するため、フルガス成分であるSO2を用いた改質の効果を検討した。SO2暴露によりCO2-Cの表面化学特性が変化し、その後の過酸化水素処理により酸素含有官能基が導入され、白金担持と触媒性能に影響を与えることが示された。回転ディスク電極による電気化学評価では、SO2処理とその後の改質が酸素還元反応活性に及ぼす影響を明らかにした。
English
This paper investigates the use of flue gas component SO2 to modify CO2-derived carbon (CO2-C) as supports for platinum electrocatalysts in fuel cells. SO2 exposure alters surface chemistry, and subsequent H2O2 treatment introduces oxygen functional groups that influence Pt deposition. Electrochemical evaluation using rotating disk electrode reveals effects on oxygen reduction reaction activity, contributing to CCU and fuel cell development.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
日本はCCUSと水素社会の実現を推進しており、本研究成果はCO2利用と燃料電池触媒の効率化に寄与する知見を提供する。
In the global GX context
This paper contributes to global CCUS and fuel cell research, showing how flue gas components can be integrated into CO2-derived carbon supports for platinum catalysts, relevant for sustainable energy technologies.
👥 読者別の含意
🔬研究者:For researchers in CCUS and electrocatalysis, this study demonstrates a method to tailor CO2-derived carbon supports using flue gas impurities, influencing Pt catalyst performance.
📄 抄録（日本語訳）
燃料電池は高効率かつ低排出のエネルギー変換を提供するが、その全体的な性能は、依然として主要な速度論的ボトルネックである酸素還元反応（ORR）によって制限されている[1]。ORR電極触媒に使用される白金の高コストと希少性は、活性と安定性を維持しながらPt使用量の低減を可能にするカーボン支持体の開発の必要性を浮き彫りにしている。CO 2 由来カーボン（CO 2 -C）は、石油由来の支持体に代わる持続可能な代替材料として登場し、調整可能な特性と炭素回収・利用（CCU）戦略への直接的な関連性を備えている[2]。したがって、このような材料が工業的なCO 2 回収に関連する条件下でどのように挙動するかを理解することが不可欠である。この課題に対処するため、CO 2 由来カーボンをSO 2 などの代表的な煙道ガス成分を用いて改質し、Pt/C電極触媒性能への影響を評価した。 CO 2 -Cは、共晶Li 2 CO 3 -Na 2 CO 3 -K 2 CO 3 混合物を用いた溶融塩CO 2 回収および電気変換（MSCC-ET）により合成した。2種類のCO 2 -Cを調製した：合成中にSO 2 （1600 mg m -3 ）に曝露したものと、SO 2 なしで合成したもの（高表面積（HS）参照材料）。表面化学が触媒調製に及ぼす影響を調べるため、SO 2 処理したCO 2 -Cの一部をH 2 O 2 でさらに処理し、Pt析出を促進すると期待される追加の含酸素官能基を導入した。残りのSO 2 処理CO 2 -Cは前処理なしで使用し、HS CO 2 -Cも合成したまま使用した。電極触媒合成にはポリオール法を用い、白金前駆体として塩化白金酸水和物を使用した。 電気化学性能は、0.1M HClO 4 中で回転ディスク電極（RDE）を用いて評価した。サイクリックボルタンメトリーを用いて電気化学的有効表面積（EASA）を決定し、続いて酸素還元反応（ORR）分極曲線を複数の回転速度で記録して、速度論的挙動と電子移動経路を評価した。3つの電極触媒すべてについての1600 rpmでの代表的なORR分極曲線を図1に示す。カーボン支持体と電極触媒の物理的特性評価は、XRD、ラマン分光法、XPS、XRFおよびBET分析を用いて実施した。 参考文献： [1] E. Najafli, S. Ratso, Y. P. Ivanov, M. Gatalo, L. Pavko, C. R. Yörük, P. Walke, G. Divitini, N. Hodnik, I. Kruusenberg, ACS Appl. Nano Mater. 2023,6, 5772–5780. [2] I. A. Novoselova, S. V. Kuleshov, A. A. Omel’chuk, Carbon Dioxide Utilization to Sustainable Energy and Fuels , Cham: Springer International Publishing. 2022, 113–136. 図1
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。
📄 Abstract（原文）
Fuel cells provide efficient and low-emission energy conversion, yet their overall performance is limited by the sluggish oxygen reduction reaction (ORR), which remains the primary kinetic bottleneck [1]. The high cost and scarcity of platinum used in ORR electrocatalysts highlight the need for development of carbon supports that enable reduced Pt loadings while maintaining activity and stability. CO 2 -derived carbon (CO 2 -C) has emerged as a sustainable alternative to petroleum-based supports, offering tunable properties and a direct connection to carbon capture and utilization (CCU) strategies [2]. Understanding how such materials behave under conditions relevant to industrial CO 2 capture is therefore essential. To address this, CO 2 -derived carbon has been modified using representative flue-gas components such as SO 2 to evaluate the resulting effects on Pt/C electrocatalyst performance. CO 2 -C was synthesized by molten salt CO 2 capture and electrotransformation (MSCC-ET) using a eutectic Li 2 CO 3 -Na 2 CO 3 -K 2 CO 3 mixture. Two types of CO 2 -C were prepared: one exposed to SO 2 (1600 mg m -3 ) during synthesis and one synthesized without SO 2 , yielding a high surface area (HS) reference material. To examine the influence of surface chemistry on catalyst preparation, a portion of the SO 2 - processed CO 2 -C was further treated with H 2 O 2 to introduce additional oxygen-containing functional groups expected to enhance Pt deposition. The remaining SO 2 - processed CO 2 -C was used without pretreatment, and the HS CO 2 -C was also employed as synthesized. For electrocatalyst synthesis, polyol method was used and chloroplatinic acid hydrate was employed as the platinum precursor. Electrochemical performance was evaluated using rotating disk electrode (RDE) in 0.1M HClO 4 . Cyclic voltammetry was used to determine the electrochemically active surface area (EASA), followed by oxygen reduction reaction (ORR) polarization curves, recorded at multiple rotation rates to assess kinetic behavior and electron transfer pathways. Representative ORR polarization curves at 1600 rpm for all three electrocatalysts are shown in Figure 1. Physical characterization of the carbon supports and electrocatalysts was carried out using XRD, Raman spectroscopy, XPS, XRF and BET analysis. References: [1] E. Najafli, S. Ratso, Y. P. Ivanov, M. Gatalo, L. Pavko, C. R. Yörük, P. Walke, G. Divitini, N. Hodnik, I. Kruusenberg, ACS Appl. Nano Mater. 2023,6, 5772–5780. [2] I. A. Novoselova, S. V. Kuleshov, A. A. Omel’chuk, Carbon Dioxide Utilization to Sustainable Energy and Fuels , Cham: Springer International Publishing. 2022, 113–136. Figure 1
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- semanticscholar https://doi.org/10.1149/ma2026-01381951mtgabsfirst seen 2026-07-20 05:30:07 · last seen 2026-09-22 05:05:59
🔔 こうした論文の新着を逃したくない方は キーワードアラート に登録（無料・3キーワードまで）。
gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。