大象传媒

水の电気分解に用いられる白金电极は、コストや希少性の点から代替品の开発が急务となっています。代替品となり得る卑金属は、低コストかつ埋蔵量が豊富で、潜在的な触媒性能にも优れていますが、酸性条件下での腐食が避けられず、防食と触媒作用という背反する化学现象の両立は、原理的に不可能と考えられてきました。しかし近年、グラフェン（炭素シート）で表面を被膜した卑金属触媒が、腐食の原因となるプロトン（酸）がグラフェン膜を透过する现象によって、腐食を抑えつつ水素発生触媒として有効に働くことが分かってきました。本研究では、この现象を多角的に検証し、防食と触媒作用を両立するメカニズムを世界で初めて明らかにしました。

これまで、卑金属表面を被膜したグラフェンは、プロトンと卑金属の接触を遮断して腐食から保护する一方で、それ自体の触媒机能は失活すると考えられていました。しかし今回、炭素3～5个分の厚さのグラフェン膜が、大量のプロトンから卑金属を保护しつつ、适量のプロトンを透过させ、卑金属表面で触媒反応を起こしていることが分りました。また、このプロトン透过现象を利用した、水の电気分解用水素発生卑金属电极は、白金电极に比べて、性能的にはやや劣りますが、1/100のコストで作製でき、250时间以上、腐食せずに运用できることを実証しました。

このメカニズムにより、腐食が起こりやすい环境でも、卑金属が使用可能になることから、水の电気分解装置のみならず、燃料电池用の电极や、その他様々な白金代替用途への応用が期待されます。

笔顿贵资料

プレスリリース

研究代表者

筑波大学数理物质系

胡　凯龙　博士

大阪大学大学院基础工学研究科
大戸　达彦　助教

富山県立大学工学部
脇坂　畅　教授

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