도호쿠대학, 홋카이도대학, 전기통신대학의 연구 그룹이 매우 간편한 프로세스로 고활성인 비백금 산소 환원 촉매를 제작하는데 성공했다.
리튬 이온 전지를 대체하는 차세대 전지로서 기대되는 연료 전지나 금속 공기 전지에서는, 정극 상에서 산소 환원 반응을 일으켜 에너지를 취출한다.산소 환원 반응은 반응이 진행하기 어려우므로, 백금을 담지한 탄소 촉매가 일반적으로 사용되지만, 백금은 고가로 자원 제약이 있어, 백금을 대신하는 저렴한 촉매 전극 재료가 요구되어 왔다.
본 연구자들은, 헴이라고 불리는 분자와 유사한 구조를 갖고, 안료 등에 사용되고 있는 철 프탈로시아닌계 유기 금속 착체에 주목했다.예를 들면, 혈중에 포함되는 헤모글로빈에서는, 헴 중의 철 분자와 산소 분자가 결합함으로써 산소를 체내로 운반하고 있다.이 철 원자와 산소 분자의 흡착 기구로부터 힌트를 얻어, 철 프탈로시아닌계 유기 금속 착체로 탄소 재료 표면을 수식한 결과, 매우 활성이 높은 산소 환원 반응 특성을 나타내는 것이 발견되었다.동시에 이론 계산을 결합하여 높은 활성화의 이론적 분석에도 성공했다.
종래의 비백금계 금속 탄소 촉매의 전극 제작에서는 불활성 가스하에 고온에서 소성하는 공정이 필요했지만, 본 촉매 분자를 수식하는 공정에서는 소성을 필요로 하지 않고, 모두 습식 공정으로 제작 가능 이다.공정 비용을 대폭 삭감할 수 있는 데다, 철계의 유기 금속 착체인 본 촉매는 저렴하고 자원 제약도 없는 비백금 촉매로서 기대할 수 있다고 한다.
본 성과에 의해, 연료 전지나 금속 공기 전지의 탈백금화를 통하여, 이들 에너지 디바이스의 보급이 진행될 것이 기대된다.
