東北大学、北海道大学、電気通信大学の研究グループが、非常に簡便なプロセスで、高活性な非白金酸素還元触媒を作製することに成功した。

 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る燃料電池や金属空気電池では、正極上で酸素還元反応を起こすことで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、白金を担持した炭素触媒が一般に使用されるが、白金は高価で資源制約があり、白金に代わる安価な触媒電極材料が求められてきた。

 本研究者らは、ヘムと呼ばれる分子に類似した構造を持ち、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注目した。例えば、血中に含まれるヘモグロビンでは、ヘム中の鉄分子と酸素分子が結合することで酸素を体内に運んでいる。この鉄原子と酸素分子の吸着機構からヒントを得て、鉄フタロシアニン系有機金属錯体で炭素材料表面を修飾したところ、非常に活性の高い酸素還元反応特性を示すことが見出された。また同時に、理論計算を組み合わせることで、その高活性化の理論的な解析にも成功した。

 従来の非白金系金属炭素触媒の電極作製では、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が、本触媒分子を修飾するプロセスでは、焼成を必要とせず、全てウェットプロセスで作製可能だ。プロセスコストを大幅に削減できる上、鉄系の有機金属錯体である本触媒は、安価で資源制約もない非白金触媒として期待できるという。

 本成果により、燃料電池や金属空気電池の脱白金化を通じ、これらのエネルギーデバイスの普及が進むことが期待される。

論文情報:【NPG Asia Materials】Fe Azaphthalocyanine Unimolecular Layers (Fe AzULs) on Carbon Nanotubes for Realizing Highly Active Oxygen Reduction Reaction(ORR) Catalytic Electrodes

この記事が気に入ったらおねがいします。

関東地方の大学

人類の持続的発展に貢献する知と技の創造と実践を目指し、総合的実践力のある高度な技術者、研究者を養成する

電気通信大学は1918(大正7)年に無線通信技術者の養成機関として創設された社団法人電信協会管理無線電信講習所がその起源です。理工系の分野において科学技術イノベーションを先導し知識基盤社会を支える高度人材の育成と輩出を目指します。[…]

北海道大学

歴史と伝統を継承しながら広く世界に優秀な人材を求め、人類の福祉、科学、文化及び社会の発展に寄与する

「フロンティア精神」、「国際性の涵養」、「全人教育」、「実学の重視」を教育研究の理念として掲げ、全学教育・専門教育を通じて専門的知識の習得と主体的かつ総合的な人材形成を図り、全人的な教育を身につけ、国際性豊かな人材を育成します。[…]

東北大学

建学以来の伝統である「研究第一」と「門戸開放」の理念を掲げ、世界最高水準の研究・教育を創造

開学以来の「研究第一主義」の伝統、「門戸開放」の理念、「実学尊重」の精神を基に、数々の教育研究の成果を挙げてきた実績を踏まえ、これらの伝統・理念等を積極的に踏襲し、独創的な研究を基盤として高等教育を推進します。[…]

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。