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2016年1月30日 (土)

ピリジン型窒素が炭素触媒の活性点を形成する ~レアメタル白金に代わる燃料電池触媒開発への大きな発見~

2016/01/22 筑波大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 筑波大学数理物質系 中村潤児教授、
近藤剛弘准教授、郭東輝(Donghui Guo)
研究員らは、レアメタルの白金に代わる
燃料電池炭素触媒の活性点を形成する
窒素種を特定しました。
 
 これまで窒素ドープ炭素材料が、
燃料電池のカソード電極反応である
酸素還元反応に対して高い触媒性能を
示すことは広く知られていましたが、
どの部位で触媒反応が起きているか
という触媒活性点については様々な提案
が出されており、明らかにはされて
いませんでした。
 
 本研究では特定の窒素種だけを持つ
モデル触媒を複数調製し、
それらの触媒特性を比較・解析すること
により、触媒活性点を形成する窒素種が
ピリジン型窒素と呼ばれる窒素種
であることを特定しました。
 
 また、ピリジン型窒素が炭素材料に
導入されると、ピリジン型窒素の隣の
π共役系を形成している炭素原子に
局在化した電子準位が形成され、
これがルイス塩基として機能するように
なることが、二酸化炭素の吸着実験など
から示されました。
 
 以上の結果より、窒素ドープ炭素材料の
酸素還元反応に対する触媒活性点は、
ピリジン型窒素の隣のルイス塩基
となっている炭素原子であると
結論付けられました。
 
 
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 レアメタル白金に代わる燃料電池触媒、
なかなか良いものが出てきていません。
 
>触媒特性をもたらす窒素種を
>特定したことで、安価で豊富な
>グラファイト系炭素材料を用いた
>燃料電池電極触媒の設計指針が
>明確になりました。
 
>これは、高価で希少な白金を代替する
>触媒開発の道筋が切り拓かれたことを
>意味しています。
 
>本研究の成果が今後の燃料電池の
>本格普及に大きく貢献することが
>期待されます。
 
 安価な燃料電池、早く実現出来ると
良いですね。期待しています。

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