水素を燃料とする燃料電池に白金代替触媒としてアルミナセメントC12A7を利用；燃料電池作製が容易で低廉

マイエナイト（C12A7; 12CaO・7Al2O3）というアルミナセメント鉱物は，単位胞に12個の直径~4 nmの“籠”（以後ケージと呼ぶ）を持つ多孔質結晶で，ケージ内に内包されている酸素イオン（O2-）を他の陰イオンや電子と置き換えることができる（電子で置き換えた物質をエレクトライドと呼ぶ）． 我々は，いろいろなC12A7組成物を生成し，燃料電池のMEAの触媒層に用いて発電特性を評価した．そして，ケージ内包酸素アニオンをフッ素もしくは塩素で置き換え，さらにエレクトライド化した結晶が最も活性な触媒として働くことを見いだした．また，この新触媒は水素極と酸素極両方において活性が認められた． ハロゲン元素置換C12A7エレクトライドについて最も注目すべき点は，その原料費の廉価さと生成コストの低さである．燃料電池用MEAを安価に大量生産することができ，手軽に燃料電池を利用することに繋がる．また，燃料は水素のみではなく，例えばアルコールやNaBH4等を含む水溶液なども候補としてある．有害物質を含まないMEAを消耗品として取り扱うことのできる燃料電池は，環境に優しいエネルギー源として様々な応用が考えられる．

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• 技術・研究・製品の特徴
  
  １．C12A7触媒は水素極と酸素極両方で活性
  アノード（負極）での水素酸化反応(HOR)，カソード（正極）での酸素還元反応(ORR)両方において，触媒としての機能を持つ．
  ２．原料費の廉価さ
  主原料はカルシウム，アルミニウム酸化物で入手が容易である．また，有害物質を含まないので使用済み材料の廃棄等が簡単である．
  ３．生成コストの低さ
• その技術で世の中の問題がどの様に変化するか
  「燃料電池」とは，化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するデバイスで，水素，炭化水素，アルコールなどをエネルギー源とする．燃料電池は，環境に優しく資源が豊富で，発電効率が高いなどのメリットがある一方で，コストが高く，寿命が限られているなどのデメリットもある．「固体高分子形燃料電池（PEFC）」は，低温で稼働し，自動車や家庭用発電，携帯電話などに広く利用されている．白金代替触媒を使った燃料電池は，これからの再生可能エネルギーの活用において重要な役割を担い，CO2の削減に大きな貢献をすると期待している．
• 用途（使用）例または将来的な活用例
  燃料電池自動車（FCV）や家庭用発電(エネファーム等），災害時の非常用電源，野外活動の電源，携帯電話，PCの電源など，いろいろな応用が考えられる．アルミナセメントC12A7燃料電池の心臓部分である膜電極接合体（MEA）は安価で有害物質を含まない．このことは，燃料電池のコストが下がり手軽に使用できることを意味する，また，環境を汚さずクリーンなエネルギーを得ることができ， SDGsの様々な分野での目標達成にこの燃料電池は大いに貢献すると考えられる．