燃料電池性能を左右する「炭素の孔サイズ」

当社の竹下朋洋らが行った研究が ACS Catalysis に掲載されました。

水素を使って発電する固体高分子形燃料電池は、発電時にCO₂を出さないクリーンな電源として期待されています。その性能を高めるには、電極で起こる反応をいかに効率よく進めるかが重要です。特に、反応を担う白金触媒を支える炭素材料の設計が大きな役割を果たします。従来、白金触媒の性能低下は、アイオノマーと呼ばれる高分子が触媒表面を覆ってしまうことが一因とされてきました。しかし、炭素材料の細かな構造が、この現象にどう影響するかは十分に分かっていませんでした。

本研究では、 孔の大きさだけを精密に制御した多孔質炭素を用い、燃料電池の性能との関係を系統的に調べました。その結果、孔が大きすぎるとアイオノマーが内部に入り込みすぎて触媒の働きを妨げ、小さすぎても別の要因で性能が下がることが分かりました。この知見は、炭素材料の「最適な孔サイズ」という設計指針を示すものです。将来、より高効率で省資源な燃料電池の実現に貢献すると期待されます。

タイトル: Effect of the Pore Size of Mesoporous Carbon Supports for Cathode Catalysts on the Cell Performance of Polymer Electrolyte Fuel Cells
著者: Takeshita, T., Yano, K., Kodama, K.
掲載誌: ACS Catalysis
掲載日: 2025年8月1日
https://doi.org/10.1021/acscatal.5c04074