物質・材料研究機構（NIMS）のグループは北海道大学のグループと共同で，元々絶縁体である窒化ホウ素（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，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った。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。しかし，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，新規触媒の開発が全世界的に進められているが，満足できる触媒は未だに得られていない。

研究グループは，これまで元素戦略的観点から理論と実験の融合による貴金属フリー触媒の開発に取り組んできたが，今回理論的研究により，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。

そこで，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，以上のように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。