鉄系高活性酸素還元触媒と酸素イオン移動層を組み合わせた固体高分子形燃料電池の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05301
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 高瀬 聡子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (60239275)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 燃料電池 / 錯体触媒 / 酸素還元

研究成果の概要

燃料電池用の酸素還元触媒として、安価な鉄錯体触媒の中で高い触媒活性を示す分子に着目し、安定性を改善するために、錯体の分子結晶構造制御と、鉄錯体触媒を電解膜の強酸性条件から遠ざける電極構造を検討した。
検討した錯体分子は平面分子であり、金属が直線配列した結晶を形成するが、コバルトなどの他の金属を中心に持つ錯体と複合化させることで安定性が向上し、電子吸引性のイオンと複合化することで触媒活性の向上が見られた。電解膜から鉄錯体触媒を離した構造の構築は、水素イオンの影響は低減されたが、高い酸素濃度条件も活性低下の要因となることが示唆された。

自由記述の分野

電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

安価で資源も豊富な鉄化合物触媒が実用化されると車や家庭用の燃料電池の普及が加速される。本研究は、分子単独では耐久性が低い鉄錯体分子をもとに、分子結晶とすることと、結晶内の分子やイオンの組み合わせを変えることで、耐久性と触媒活性が向上することを見出した。分子結晶内の金属の複合化と、それら金属間距離の制御という新規性の高い触媒設計指針は、簡単に合成可能な分子をもとにした実用的な高活性触媒開発につながる可能性がある。