素人が新聞記事書いてみた

新聞記事を書いているつもりでブログを書いています。

【広告】

東北大など、白金を使わない酸素還元触媒の作製に成功=高活性・簡便

東北大学北海道大学電気通信大学の研究グループは、白金(Pt)を使わない酸素還元触媒の作製に成功した。

しかも、白金以上の酸素還元能を有しており、かつ非常に簡便なプロセスで作製できるという。

 

f:id:newspaper-ama:20191029091432j:plain

燃料電池(固体高分子形)、出典:Wikipedia

 

燃料電池や空気電池などは、リチウムイオン電池に代わる次世代電池として期待されている。これらの電池は、正極(空気極)で酸素還元反応を起こすことにより、エネルギーを取り出す。

酸素還元反応は反応が進行しづらいため、触媒に白金を使用するのが一般的だ。

しかし、白金は高価で資源制約もあるため、代わりとなる触媒が求められていた。

 

f:id:newspaper-ama:20191028185643j:plain

(a)鉄フタロシアニン、(b)鉄アザフタロシアニン、(c)炭素材料表面に分子レベルで修飾された触媒の模式図、原典:東北大学

 

同研究グループが作製した触媒は「触媒修飾炭素」で、炭素材料の表面に鉄系有機金属錯体(鉄フタロシアニン、鉄アザフタロシアニン)を分子レベルで修飾したもの。

顔料などに用いられている「鉄フタロシアニン系有機金属錯体」に着目し、炭素材料の表面をこの有機金属錯体で装飾したところ、高い酸素還元反応を示すことを発見した。

更に、鉄アザフタロシアニンも装飾すると、より高い酸素還元反応が得られた。

 

f:id:newspaper-ama:20191029064517p:plain

新規触媒と炭素・白金炭素触媒との酸化還元反応の比較、原典:東北大学

 

研究グループは電気化学測定により、新規触媒(触媒修飾炭素)と炭素・白金炭素触媒との酸化還元反応について調査した。

その結果、新規触媒は今までの白金炭素触媒より高耐久で、かつメタノール耐性を持つこともが分かった。つまり、白金より高活性な酸素還元能を有している。

また、理論的な解析にも成功した。

 

f:id:newspaper-ama:20191028200009p:plain

触媒修飾炭素の作製方法、原典:東北大学

 

触媒修飾炭素は、全てウェットプロセスのため、作製が非常に簡便だという。

今までの白金を使った触媒は、不活性ガス下かつ高温で焼成するプロセスが必要だった。

触媒修飾炭素は、プロセスコストを大幅に削減できる上、炭素材料と鉄系有機金属錯体から作製されるため原料コストも安い。

 

情報元:Fe azaphthalocyanine unimolecular layers (Fe AzULs) on carbon nanotubes for realizing highly active oxygen reduction reaction (ORR) catalytic electrodes | NPG Asia Materials

 

f:id:newspaper-ama:20191028181447j:plain

燃料電池自動車トヨタ・FCHV、出典:Wikipedia

 

同研究成果により、燃料電池や空気電池などの低価格化・高性能化が進んでいくだろう。

燃料電池燃料電池自動車(FCV)や、下水処理場オフィスビルなどでの電源として利用されている。

過大な期待は禁物だが、脱石油社会を進めるための一助となる可能性はある。

 

【広告】