(Researchers use jiggly Jell-O to make powerful new hydrogen fuel catalyst)
2018/12/13 ｱﾒﾘｶ合衆国カリフォルニア大学バークレー校 (UCB)
・ UCB が、ゼラチンをスカフォールドとして使用したシンプルな自己組成プロセスにより、高効率な水分解触媒を安価に作製する方法を開発。
・ 水分子間の強固な結合を壊すことで得られる水素ガスは、燃料電池のエネルギー源や風力等の間欠的な再生可能エネルギーの貯蔵に使用できる。その大規模な利用には水素生成反応を高速化する触媒開発が不可欠。水蒸気改質の水性ガスによる水素生成方法が現在主流となっているが、同方法では副生物として CO2 を排出する。
・ 新触媒は、ゼラチンとモリブデン、タングステン、コバルトのいずれかの金属イオンを水に混ぜ、600℃ の加熱で乾燥させて作製する。乾燥が進むことでゼラチン層が自己組成し、ゼラチンが運ぶ金属イオンも同時に平坦な層に整列する。加熱で起こる金属イオンとゼラチンの炭素原子との反応により、大面積の金属炭化物ナノ薄膜シートが形成され、未反応のゼラチンは燃焼する。
・ 作製した触媒の試験の結果、最も効率的なものは炭化モリブデンで、次に炭化タングステン、そして炭化コバルト（前 2 触媒に比して薄膜形成に劣る）であった。モリブデンイオンに微量のコバルトを添加すると性能がさらに向上した。他の炭化物がさらに優れた性能を提供する可能性も考えられる。
・ 同触媒製造プロセスは極めてシンプルであるため、大量製造に向けたスケールアップが容易。同触媒ではまた、白金と炭素の高性能触媒に近い性能を確認。
・ 本研究は、Berkeley Sensor and Actuator Center、米国エネルギー省(DOE)の科学局と基礎エネルギー科学室(BES)、中国 Youth 1000- Talent Program および深セン市国家発展改革委員会（NDRC) が支援した。
URL: https://news.berkeley.edu/2018/12/13/researchers-use-jiggly-jell-o-to-make-powerful-newhydrogen-fuel-catalyst/
(関連情報)
Advanced Materials 掲載論文(アブストラクトのみ：全文は有料）
Self‐Assembly of Large‐Area 2D Polycrystalline Transition Metal Carbides for Hydrogen Electrocatalysis
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201805188
＜NEDO海外技術情報より＞
Abstract
Low‐dimensional (0/1/2 dimension) transition metal carbides (TMCs) possess intriguing electrical, mechanical, and electrochemical properties, and they serve as convenient supports for transition metal catalysts. Large‐area single‐crystalline 2D TMC sheets are generally prepared by exfoliating MXene sheets from MAX phases. Here, a versatile bottom‐up method is reported for preparing ultrathin TMC sheets (≈10 nm in thickness and >100 μm in lateral size) with metal nanoparticle decoration. A gelatin hydrogel is employed as a scaffold to coordinate metal ions (Mo5+, W6+, Co2+), resulting in ultrathin‐film morphologies of diverse TMC sheets. Carbonization of the scaffold at 600 °C presents a facile route to the corresponding MoCx, WCx, CoCx, and to metal‐rich hybrids (Mo2−xWxC and W/Mo2C–Co). Among these materials, the Mo2C–Co hybrid provides excellent hydrogen evolution reaction (HER) efficiency (Tafel slope of 39 mV dec−1 and 48 mVj = 10 mA cm‐2 in overpotential in 0.5 m H2SO4). Such performance makes Mo2C–Co a viable noble‐metal‐free catalyst for the HER, and is competitive with the standard platinum on carbon support. This template‐assisted, self‐assembling, scalable, and low‐cost manufacturing process presents a new tactic to construct low‐dimensional TMCs with applications in various clean‐energy‐related fields.
