プラチナは高すぎますか?新しい触媒が燃料電池のコストダウンを実現

インペリアル・カレッジ・ロンドンは、希少で高価な白金の代わりに鉄製の触媒を使用した水素燃料電池を開発し、水素燃料電池のコストを削減しました。この技術は、水素燃料の広範な展開を可能にし、最終的には温室効果ガス排出量を削減することによって世界をネットゼロエミッションへの道に導きます。

水素燃料電池は、水素を電気に変換し、副産物は水蒸気のみであり、特に自動車産業にとって魅力的なグリーン代替品となっています。しかし、それらの広範な使用は、主要コンポーネントの1つのコストによって部分的に妨げられてきました。発電反応を促進するために、燃料電池は高価で希少な白金製の触媒に依存しています。

インペリアル大学化学部の主任研究者アンソニー・クーセナック教授は、「現在、燃料電池1個分のコストの約60%は白金触媒によるものです。燃料電池が化石燃料の真に実行可能な代替品であるためには、コストを削減する必要があります。"

現在、インペリアル・カレッジ・ロンドンの研究者が率いるヨーロッパのチームは、安価で容易に入手できる材料である鉄、炭素、窒素のみを使用する触媒を作成し、高出力バッテリーで燃料を動かすために使用できることを示しました。彼らの発見は、25日にNature Catalysis誌に掲載された。

この新しい触媒では、すべての鉄が単一原子の形で導電性炭素マトリックス中に分散される。その中のすべての原子は一緒にクラスター化されており、より反応性があります。これらの特性は、鉄が燃料電池に必要な反応を促進し、白金の優れた代替品であることを意味します。実験室試験で、チームは、実際の燃料電池システムにおいて、単一原子鉄触媒の性能が白金系触媒の性能に近くることを示した。

また、今回開発した手法は、高価な化学酸化剤を反応物としてではなく大気中の酸素を使用する化学反応や、空気を利用して有害な汚染物質を除去する廃水処理など、燃料電池以外の用途にも応用できる可能性があります。

筆頭著者でインペリアルの化学科のアサド・マフムード博士は、「我々は、化学と電気化学の新しい範囲の基礎を提供する一連の「単一原子」触媒を作成する新しい方法を開発しました。このプロセスは機会を提供します。具体的には、合成中の鉄クラスターの形成を回避する「トランスメタル化」と呼ばれる合成法を用いました。このプロセスは、同様の触媒を有益にしようとしている他の科学者にとって役立つかもしれません。