白金を利用した燃料電池技術を開発しデータセンターなどへの応用を目指す(Platinum powers the future)

2026-08-06 ワシントン大学セントルイス校

ワシントン大学セントルイス校(WashU)の研究チームは、白金(プラチナ)触媒の性能向上に向けた研究成果を紹介し、クリーンエネルギー技術への応用可能性を示した。白金は燃料電池や水電解による水素製造などで極めて高い触媒活性を示す一方、高価で希少なため使用量削減と耐久性向上が課題となっている。研究では、白金原子の配置や電子状態、ナノ構造を精密に制御することで、触媒活性や反応選択性を高める設計手法を明らかにした。これにより、少量の白金でも高い性能を維持できる可能性が示され、水素エネルギー、燃料電池、二酸化炭素還元などの電気化学反応の高効率化が期待される。本成果は、触媒材料の基礎理解を深めるとともに、持続可能なエネルギー社会の実現に向けた低コスト・高性能触媒の開発を加速する重要な知見を提供している。

白金を利用した燃料電池技術を開発しデータセンターなどへの応用を目指す(Platinum powers the future)
Gang Wu and collaborators developed hollow nanocarbon spheres containing an ordered radial nanochannel array to be used as supports in their new design for high-performance intermetallic nanoparticle fuel cell catalysts. (Image: Wu lab)

<関連情報>

放射状ナノチャネルアレイカーボンにより、高性能金属間化合物燃料電池触媒が実現 Radial nanochannel-array carbon enables high-performance intermetallic fuel cell catalysts

Lei Gao,Sooyeon Hwang,Xiaorui Li,Jiamao Zheng,Kwanpyung Lee,Shuo Liu,Dominik Wierzbicki,Jialu Li,Jinghua Guo,Bingzhang Zhang,Honghong Lin,Qing Zhao,Guofeng Wang,Chaochao Dun & Gang Wu
Nature Nanotechnology  Published:06 August 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41565-026-02244-8

Abstract

The challenge of designing platinum-based intermetallic catalysts for oxygen-reduction cathodes in fuel cells is to synergistically integrate four critical merits into one catalyst, including fine metal nanoparticles, high ordering degree of intermetallic structure, high Pt content against support and mesopore-rich carbon supports for favourable ionomer dispersion and mass/charge transfers. Here we introduce a radial nanochannel-array carbon sphere (RNCS) support that contains open-through-grooved mesopores with sufficient volume and optimal size. PtCo intermetallic nanoparticles are uniformly assembled into the RNCS to achieve exceptional thermal and electrochemical stability. Annealing at desirable elevated temperatures (>1,000 °C) simultaneously yields highly ordered L10-PtCo intermetallic phases (>80%) and fine particle dispersion (<5 nm), even at a high Pt content of 40 wt%. The RNCS support enables all these merits in a single catalyst due to its ordered mesoporous structures with effective nanoconfinement, and the supported PtCo intermetallic catalyst in membrane electrode assemblies delivered a compelling current density of 2.12 A cm−2 at 0.70 V under heavy-duty vehicle conditions and retained 82.5% performance after a rigorous accelerated stress test of 150,000-voltage cycles.

0402電気応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました