3Dナノコンポジットアレイ酸素還元電極触媒の開発と機械学習による最適化

• 研究課題/領域番号: 25K01612
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 八木 一三 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (40292776)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2028-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2027年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2026年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2025年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: 3Dナノコンポジットアレイ / イオン液体 / メソポーラスカーボン / 酸素還元反応 / 白金系合金ナノワイヤ

研究開始時の研究の概要

固体高分子形燃料電池のカソードでは、強酸性条件・貴電位下で酸素還元反応(ORR)が起こるが、ORRでは基質である酸素以外に電子、プロトンが輸送され、生成した水が排出される複雑な物質輸送が絡むため、いずれかの物質輸送に最適化しても、他の輸送に支障をきたす。プロトン伝導性を高めるためにアイオノマーを増やすと、触媒表面の被毒が起こる。本研究では、メソポーラスカーボン担体とイオン液体についてアイオノマーを増やしてもORR活性が向上する組合せを探索し、多元合金ナノワイヤ触媒に最適化し、それらを担体のメソ孔内に充填することで、更なる高活性化と高耐久化を実現する3Dナノコンポジットアレイ触媒を目指す。