エタノールから電力を取り出す触媒開発

穀物や雑草などのバイオマスを醗酵させて生産するエタノール燃料は、石油に代わる再生可能エネルギー資源として注目される物質・材料研究機構(NIMS)の阿部英樹(あべ ひでき)研究員らのグループは、エタノール燃料から効率良く電力を取り出すための新たな触媒「TaPt3(タンタルプラチナ)ナノ粒子」を開発した。この触媒を使えば、常温常圧の環境下で、有害物質を排出せずに、高い電流密度の電力を得ることができる

エタノール燃料は、現在でもディーゼルエンジンなどの内燃機関で使われているが、数百℃の高温で酸素と反応する際に、酸化窒素類(NOX)や一酸化炭素(CO)の有毒ガスを排出するという問題があり、二酸化炭素(CO2)をしのぐ温室効果ガスの亜酸化窒素(=一酸化二窒素N2O)を高濃度で排出するとの指摘もあった

そのため、100℃程度までの低温水溶液中で、電気を使って化学的にエタノール分子(C2H6O)を酸化分解し、電力エネルギーを取り出すことを可能にする「ポリマー電解質膜燃料電池(PEMFC)」の開発が期待されている。PEMFCは、酸化分解後は水や二酸化炭素(CO2)が生成されるのみで、生体に有害な物質は排出されない。このPEMFCの肝となるのが、酸化分解反応を高い効率で促進する触媒の存在だ

研究チームは、今回、世界で初めてタンタルとプラチナの合金ナノ粒子を開発したタンタルの微粒子は大気中の酸素や水素と激しく反応するが、プラチナと化学結合させた粒子は、大気中や水中でも安定した状態になるという。この新たな触媒で、エタノール分子の炭素 (C)-炭素(C)結合を効率よく切り離し、従来の触媒に比べ10倍以上の電流密度をもつ電力を取り出すことに成功した加えてこの触媒は、炭素-炭素結合の切断で生まれた有害な一酸化炭素を、無害な二酸化炭素へ完全に酸化する効果があるという。今後は、この触媒をより高い効率で合成するための方法を探る方針だ

参考 マイナビニュース 2015.05.28

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