Analysis on Electrochemical Reaction and Transport Properties of a Rotating Cylindrical Platinum Electrode

電極の評価は，反応輸送機構の解明ならびに新規材料の研究開発において重要である．通常，二次電池，燃料 電池，レドックスフロー電池などに用いられる電極材料はサイクリックボルタンメトリー（CV）や電気化学イン ピーダンス（EIS）測定などの電気化学的手法により評価される．しかしながら，電気化学反応活性，電気化学反 応表面積，電極近傍における物質輸送抵抗などを個別に評価することは容易ではなく，電極表面処理の影響など を調べるためには，これらを定量的に算出する手法が必要である．我々のグループは回転円柱場に着目して，電 気化学的手法に反応流動解析と等価回路解析を融合した評価手法を構築し，炭素電極に対して，その有効性を示 した[1-3]．本研究では，この手法を表面粗さの異なる直径 3mm の白金円柱電極（図 1）に適用し，表面処理の違 いが電気化学反応輸送特性に及ぼす影響について考察を加えた．それぞれの電極について，電気化学インピーダ ンス測定より CPE パラメータを同定した後に，CV 波形（図 2）に対して反応流動解析と等価回路解析を適用し， 電気化学反応表面積と反応速度定数を決定した．その上で，電極を回転させた状態に保ち，リニアスイープボル タンメトリー（LSV）測定を行い，限界電流値から物質伝達係数を算出した．実験は[Fe(CN)6] 3－/[Fe(CN)6] 4－イオ ン含有水溶液と V3+/VO2+イオン含有水溶液について行い，相関式（Sh=Re Sc）を導出した．さらに，粗面およ びバルク領域を考慮した物質輸送モデルを構築し，Re 数に対する物質伝達係数の変化について考察を加えた．