東工大，燃料電池触媒の活性メカニズムを解明

東京工業大学の研究グループは，原子19個で構成される白金粒子（Pt19）が，現在の燃料電池に用いられている白金担持カーボン触媒の20倍もの触媒活性を発揮することを発見した（ニュースリリース）。

研究グループは，デンドリマーと呼ばれる精密樹状高分子を用いた原子数が規定できる超精密ナノ粒子合成法を開発。この合成法を活用し，白金ナノ粒子の原子数を厳密に12から20原子の範囲でコントロールし，それぞれの酸素還元反応に対する触媒活性を評価した。

その結果，白金原子一つ加わるごとに触媒活性が不規則に変化するという興味深い結果が得られた。対称性の高い幾何構造を持つことから，これまで最も安定で有用と考えられてきた13原子の白金粒子（Pt13）は，実は最も活性が低く，それより1原子少ない12原子の粒子（Pt12）はPt13の2.5倍の活性を有する。

さらに，19原子の白金粒子（Pt19）が最も高い活性を示し，Pt13に対する比活性は4倍にもなった。Pt19の質量あたりの活性は，現在，広く用いられている粒径3~5nmの白金ナノ粒子担持カーボン触媒の20倍にもなることが分かった。

これまで燃料電池触媒としては適さないと考えられてきた1nmを切る微小白金粒子の中で，極めて高活性のものが見つかったことで，微小白金粒子を用いた燃料電池触媒の可能性が見えてきた。

実際の燃料電池システムに組み込むためには導電性カーボン担体への触媒高密度担持，MEA（Membrane　Electrode　Assembly）と呼ばれる燃料電池用膜電極接合体への組み込みとその最適化，耐久性の向上などの課題が残されているが，その多くには既存の技術が転用可能であると考えられ，近い将来の大幅に白金使用量を減少した燃料電池触媒の開発が期待されるという。