【奨励賞】(出光昭和シェル賞)（学術部門）

アニオン交換膜形燃料電池用金属ルテニウムナノ粒子触媒の研究

　

　大山氏は，最先端電子顕微鏡を利用した金属の触媒作用解明と触媒設計を進めており，特にアニオン交換膜形燃料電池アノードにおける水素酸化反応に対して高活性を示す炭素担持Ru系触媒の開発において優れた業績をあげている。
　水素エネルギー社会の実現に向けてプロトン交換膜形燃料電池の普及が進められているが，酸性の電解質膜を利用するため高価なPtを触媒活性成分に使用しなければならない。そこで大山氏は，アニオン交換膜形燃料電池に注目し，水素酸化反応に高活性を示す非Pt系アノード触媒の開発を行った。具体的には，塩基性電解質中で各種金属の水素酸化活性を評価し，Ruが高活性であることを実証した。金属Ruの水素酸化活性はそれらの粒子径に強く依存し，直径3 nmのRu粒子が最も高活性であることを示した。X線吸収分光法や最先端電子顕微鏡等を駆使し，Ruの粒子径が小さくなりすぎると不活性な表面酸化物種が優先的に生成するのに対して，粒子径が大きくなると高活性な金属表面が露出するものの，粒子表面の結晶化度向上により比表面積が低下することを明らかにした。以上の理由から，同氏は直径3 nmの金属Ru粒子が最も高活性になると結論した。Ruのさらなる触媒活性向上を目的に異種金属との複合化も試み，Ir添加によりRuの水素酸化活性が3倍程度向上することを明らかにした。Ir添加によるRu触媒の高活性化は，触媒上での水素の吸着エネルギー低下に起因することを示した。これらは高活性・低コストが両立するプロトン交換膜形燃料電池用アノード触媒の設計に資する知見である。
　以上の研究成果は，水素エネルギー社会への移行に向けて今後重要になる燃料電池用電極触媒開発に多大に寄与すると判断される。
　よって，本会表彰規程第12条1項に該当するものと認められる。

 

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