エタノール燃料から常温常圧で効率発電を実現、炭素の鎖を断ち切る触媒を開発:蓄電・発電機器(2/2 ページ)
同研究チームが発見した新たな触媒は、タンタル(Ta)と白金(Pt)で作るTaPt3合金ナノ粒子で、常温・常圧でエタノール分子の炭素ー炭素結合を切断して電力を取り出すことに成功した(図2)。
図2:TaPt3ナノ粒子の透過電子顕微鏡像。右図はナノ粒子内部で、タンタル原子と白金原子が秩序正しく並んでいることが分かる ※出典:物質・材料研究機構
タンタル金属は微粒子の状態では、大気中の酸素や水分と激しく反応する性質を持つ。しかし、水分・酸素濃度が0.1ppm以下の不活性ガス雰囲気下で合成を行うことで白金と化学結合を形成し安定化。大気中や水中でも酸化および水酸化しない状態を作り上げられたという。
このTaPt3ナノ粒子を触媒として使用し、常温常圧の水溶液中にあるエタノール燃料の酸化実験を行い、高いエタノール酸化電流密度を実現した(図3)。
図3:常温常圧の水溶液中でのエタノール酸化反応に対する触媒活性の比較 ※出典:物質・材料研究機構
さらに、TaPt3ナノ粒子を組み込んだPEMFCは、従来触媒のPEMFCよりも高い出力密度を実現したという(図4)。
図4:TaPt3ナノ粒子、Ptナノ粒子を触媒に利用したPEMFCの出力特性 ※出典:物質・材料研究機構
このエタノールの酸化反応を表面敏感赤外分光法によって測定した結果、TaPt3ナノ粒子を触媒とした場合、炭素ー炭素結合を切断し、CO2にまで、完全に酸化する能力があることが明らかとなった(図5)。
図5:表面敏感赤外分光法による触媒表面のCO振動(左図)とCO2振動(右図)の測定結果。赤円内部のピークがCOおよびCO2の発生した点。(a)と(c)がTaPt3ナノ粒子の結果 ※出典:物質・材料研究機構
同触媒を使えばエタノールPEMFCから効率的に電力を取り出すことが可能となり、バイオマス燃料技術と組み合わせることで、新たな発電・蓄電システムの姿を実現できる可能性が生まれてくる。今後に向けてはまず、TaPt3ナノ粒子の合成収量向上に取り組む計画だ。現時点の合成収量は数10ミリグラムだが、これをPEMFC1スタックに必要な数グラムレベルに引き上げる方針だとしている。
- お米を食べて「稲わら」は液体燃料へ、1リットル70円
大成建設は米を収穫した後に残る「稲わら」から、効率良くバイオエタノールを作り出す技術の開発に成功した。1L(リットル)のバイオエタノールを約70円で製造できる。化学的な前処理工程を一本化することで実現した。化石燃料ではない、有力な液体燃料として利用できる可能性がある。
- 空気と水で作るディーゼル燃料で自動車が走る、アウディが運用を開始
ドイツのアウディ(Audi)は、ドイツ・ドレスデンの研究施設で空気と水から合成したディーゼル燃料「e-diesel(eディーゼル)」の生産を開始したと発表した。自動車用に利用を進めていくという。
- 熱エネルギーを永続保存できる蓄熱素材を発見、損失ゼロの太陽熱発電実現に期待
東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授と筑波大学数理物質系の所裕子准教授らの研究グループは、永続的に熱エネルギーを保存できるセラミックス「蓄熱セラミックス(heat storage ceramics)」という新概念の物質を発見した。太陽熱発電システムや廃熱エネルギーの再生利用素材としての活用が期待される。
Copyright © ITmedia, Inc. All Rights Reserved.