東京大学との共同研究でナノファブリック型白金触媒を開発！

画期的な開発！ナノファブリック型白金電極触媒の誕生

株式会社日本トリムは、東京大学との共同研究により、革新的なナノファブリック型高機能白金電極触媒を開発しました。この成果は、2024年10月16日に英国王立化学会が発行する専門誌「Journal of Materials Chemistry A」に掲載される予定です。本研究は、水素発生反応を促進する高効率な触媒が求められる中で、白金の使用量を劇的に減らすことに成功した画期的なものです。

研究の背景

白金（Pt）はその高い触媒効果から、水素生成の最前線で使用されていますが、コストや環境への影響からその使用量を抑制することが重要な課題とされています。今回、日本トリムの研究チームは、単層カーボンナノチューブを基にしたナノファブリックを活用し、従来に比べて白金の担持量を10μg/cm²以下に押さえることに成功しました。この新しい触媒は、見た目もファブリック状に絡み合っており、その構造が触媒効果に寄与しています。

開発の詳細

1. 触媒効果の最大化

新たに開発されたナノファブリック型の白金電極触媒は、同じ量の水素を生産するのに必要な白金の量が、従来の粒子状Pt/C触媒と比べて約150分の1に減少しました。これは、同面積での白金の使用量を大幅に少なくしつつ、非常に高い性能を保たれていることを示しています。

ナノファブリック型触媒の走査型電子顕微鏡写真

2. 水素生成のメカニズム

研究では、白金触媒のエッジサイドが水素原子生成に重要な役割を果たしていることが実証されました。具体的には、エッジサイドから電子が放出され、これが電気二重層中の水和水素イオンと反応し、水素原子に還元されます。この過程が、効率的な水素の生成を可能にします。

水素分子発生機構

今後の展望

研究成果を基に、新たな電極材料の開発が期待されます。特に、高価な白金の使用量を減少させることで、水素製造のコストを大幅に削減できる可能性があります。また、軽量で可撓性のある単層カーボンナノチューブを使用しているため、様々な用途への応用が期待されます。これにより、エネルギー用水素の製造効率を高めることが見込まれます。

論文の概要

研究論文「Edge sites on platinum electrocatalysts are responsible for discharge in the hydrogen evolution reaction」では、白金触媒のエッジサイドが水素生成反応で果たす役割について詳しく述べられています。主な共同研究者には、東京大学の坂田一郎氏や古月文志氏、そして日本トリムの樺山繁氏が名を連ねています。