燃料電池向けPt-Pb触媒で50000回の長寿命化

電気自動車に使われる燃料電池。
燃料電池は、酸化還元反応を使っています。その時、触媒を使うのが特長です。
その触媒が高価で、寿命が長くなかったことが問題でした。
今回、BNLなどのグループが白金Ptと鉛Pbを使った触媒を開発しました。

引用。
ブルックヘブン国立研究所(BNL)、北京大学、東呉大学など米国・中国・台湾の共同研究チームは、耐久性に優れた燃料電池用の白金-鉛ナノ触媒を開発した。5万回の電圧サイクル後もほとんど劣化しないという。商用化されている白金-炭素触媒と比べて活性も高く、燃料電池自動車などへの応用が期待される。研究論文は科学誌「Science」に掲載された。

白金は触媒でよく登場する金属です。
触媒とカーボンが燃料電池で使われているようです。
また、自動車の排ガスの触媒には白金とパラジウムが使われます。
その白金パラジウムには鉛が被毒作用があって、触媒の能力を下げると言われていました。
そのためにガソリンが無鉛化されたんじゃなかったかな。

鉛は触媒にとって悪者のイメージがついていました。
その鉛を白金と組み合わせた触媒が燃料電池で長い寿命を持つという今回のニュースは驚きでした。

しかし、よく考えてみると、鉛系酸化物強誘電体薄膜と白金電極は相性が異常に悪かった。
絶縁体酸化物物の一部が還元されて電気を流してしまうようなのだ。
白金によって鉛が還元されるというのではなくて
白金と鉛の組み合わせで還元が進みやすくなると考えれば、
Pt-Pb触媒が酸化還元の燃料電池の触媒になることもある程度納得できる。

それ以外にも鉛は柔らかい金属だから、
白金と微細な構造を取るようなときの歪にうまく対応できるのかなあ?
記事を読むと、白金の結晶の向きとその結晶面の歪や応力によって触媒の力が強まるようなのだ。
規則的に並べていくときの応力がかかって、しかもひび割れたりしない金属として鉛がいいのかもしれない。

鉛とビスマスは似ているが、触媒能では鉛の方が高そうだ。
ビスマス酸化物と白金電極では比較的還元は起こりにくかったから。
鉛は、できたら使いたくないダーティーな金属だが、能力が高いなら許可されるかもね。それでも同じような性能が出るなら別の金属で置き換えたいものです。

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