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2014年7月 4日 (金)

絶縁体でも燃料電池触媒の可能性実証

2014年5月20日
サイエンスポータル科学ニュース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 絶縁体でも燃料電池の触媒になりうる
新しい可能性が開けた。
 
 絶縁体の窒化ホウ素を金電極表面に
載せると、燃料電池の重要な反応である
酸素還元反応の電極触媒として機能する
ことを理論と実験の両面で証明することに、
物質・材料研究機構(茨城県つくば市)の
魚崎浩平(うおさき こうへい)フェローと
北海道大学大学院理学研究院の武次徹也
(たけつぐ てつや)教授らが成功した。
 
 白金を使用しない絶縁体の燃料電池電極
材料の開発に結びつく成果として期待
される。
 
 4月28日付の米化学会誌に速報し、
実験結果の詳細は5月6日付の英化学会誌
「Physical Chemistry Chemical Physics」
誌オンライン版で発表した。
 
 燃料電池は、普及には課題がまだ多い。
 
 その一つは酸素還元反応の速度が遅く、
反応の効率が低いことだ。
 
 この反応を促す触媒として白金が現在、
使われている。
 
 しかし、白金は高価で資源量も少なく、
安定性にも問題がある。
 
 このため、白金などの貴金属を使わない、
新規触媒の開発が世界中で進められて
いる。
 
 研究グループは、元素戦略の観点からも、
貴金属を使わない触媒の開発に窒化ホウ素
(BN)で取り組んだ。
 
 本来絶縁体であるBNを金表面に載せて
担持すると、電子状態が変化して導電性が
生じ、酸素分子が安定的に吸着することを
理論で見いだした。
 
 この表面での酸素還元反応過程の
エネルギー変化を計算し、酸素還元の触媒
として機能する可能性を確かめた。
 
 実際に、金表面に種々のBN(ナノシート、
ナノチューブなど)を均一に担持した試料を
作製し、回転電極法により酸素還元反応を
調べた。
 
 金電極の酸素還元電流がBNの担持
によって、最大約270 mVも正電位側で観測
され、酸素還元の触媒活性があった。
 
 白金触媒の酸素還元電流が600mVなのに
比べて、今回の触媒は活性がまだ低いが、
理論と実験の融合が、燃料電池の新規触媒
材料の探索・設計に有効な指針を提供
できることがわかった。
 
 魚崎浩平フェローは「絶縁体でも、発想
を変えれば、燃料電池などの触媒に
なりうることを示した点に、この研究の
意義がある。
 
 理論計算を併用しながら、より効率の
高い実用的な酸素還元触媒を開発したい」
と話している。
 
 関連リンク
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 燃料電池では電極の触媒に苦労して
いるようです。
 
>魚崎浩平フェローは「絶縁体でも、
>発想を変えれば、燃料電池などの触媒
>になりうることを示した点に、
>この研究の意義がある。
 
>理論計算を併用しながら、より効率の
>高い実用的な酸素還元触媒を開発
>したい」と話している。
 
 期待したい。
 
 もう少し頑張れば実用化できそうな
触媒が見つかりそうです。

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