物質・材料研究機構（NIMS）の研究グループは，北海道大学のグループと共同で，窒化ホウ素（Boron Nitride: BN）が金電極表面に担持されると，燃料電池の重要な反応であ
る酸素還元反応の電極触媒として機能することを理論的に提唱し，実験的に証明すること
に成功した（プレスリリース）。

水素－酸素燃料電池は，水素と酸素から高効率で電力を取り出し，廃棄物は水だけと
いうクリーンな発電装置。しかし，普及には解決しなければならない課題の一つとして，酸素極での酸素還元反応の速度が遅く，反応効率が低いという問題がある。

この反応を促進するための触媒として，白金が広く使用されているが，白金は高価で資源量も少なく，安定性にも問題があることから，白金などの貴金属を使用せずに上記問題を解決する新規触媒の開発が全世界的に進められている。しかし，満足できる触媒は未だに得られておらず，これまで検討されてこなかった材料を対象とする新しい触媒の探索が求められていた。

研究グループは，今回，本来絶縁体であるBN を金表面に担持すると，その電子状態が変化し導電性が付与されること，またBN に酸素分子が安定に吸着することを見いだした。さらに，この表面での酸素還元反応の各過程におけるエネルギー変化の計算を行ない，酸素還元触媒として機能する可能性が示された。

実際に金表面に種々のBN（ナノシート，ナノチューブなど）を担持した試料を作成し，回転電極法により酸素還元反応を調べたところ，金電極の酸素還元電流がBN の担持により，最大約270 mV も正電位側で観測され，触媒活性が確認された。

一方，炭素電極を基板に使用した場合は，このような触媒活性が観測されなかったことか
ら，BN が酸素還元反応の触媒として働く上で金基板との相互作用が重要な鍵となってい
ることが実証された。

今回の触媒は白金に比べてまだ活性は低いが，理論計算と実験の融合により新規触媒材料の探索・設計に対し，極めて有効な指針を提供できることを示すことが出来た。このようなアプローチが白金を使用しない燃料電池用電極材料の今後の開発に結びつくものと期待される。