燃料電池のコスト削減を可能にする新技術が開発された。触媒として使われる白金の粒径と固体表面上に固定化(担持)する密度を減らす戦略で、燃料電池セルに用いる白金使用量をこれまでの10分の1に削減することに、九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所／工学研究院の中嶋直敏(なかしま なおとし)教授、藤ヶ谷剛彦(ふじがや つよひこ)准教授らが成功した。9月5日の英オンライン科学誌サイエンティフィックリポーツに発表した。

燃料電池はクリーンでエネルギー効率が高く、コンパクトなため、車や家庭用電源への導入が徐々に進んできた。
しかし、触媒に使われる白金の価格が高過ぎて、燃料電池セルのコストの4分の1近くを占めて、価格を引き上げている。
普及には、この白金の使用量を減らし、コストを削減することが、差し迫った課題になっている。

白金が触媒として機能する際は、白金粒子の表面のみが利用される。同じ白金の量でできる限り大きな面積を作り出せればよい。
この戦略で、研究グループはまず、白金を有効活用する方法として、白金粒子の直径(粒径)を減らそうと考え、この白金微粒子を担持する独自の技術を考案した。

導電性のカーボンナノチューブに、ポリベンズイミダゾール(PBI)と呼ばれる接着剤をあらかじめ塗っておくと、白金微粒子を担持できた。この技術を「ナノ積層技術」と呼んだ。この新技術を利用して、仕込む白金の原料の添加量を減らしたところ、白金微粒子は大きく成長できず、小さくとどめることができた。

白金の粒径を小さくすると、表面が不安定化して互いに凝集しやすくなり、性能低下につながる恐れがある。
しかし、このナノ積層技術で白金は、しっかり吸着して分布が均一なため、微粒子同士の距離が離れていて、白金表面が有効に利用できた。実際の燃料電池で試験したところ、3.7nm(nmは10億分の1メートル)の粒径の白金と比較して、粒径が2.2nmの白金を使うと、同じ電圧で約10倍もの電流密度が得られた。
このデータは「白金の使用量を10分の1に減らしても、同等の性能になる」ことを意味しているという。

続きはソースで

http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/09/20140908_02.html

サイレポ
Enhancement of Platinum Mass Activity on the Surface of Polymer-wrapped Carbon Nanotube-Based Fuel Cell Electrocatalysts
http://www.nature.com/srep/2014/140905/srep06295/full/srep06295.html