最先端研究を訪ねて

【構造・機能材料】

燃料電池材料

100年ぶり、新しい燃料電池材料を開発！CO2発生量の大幅な削減に貢献

石原達己先生

九州大学

工学部　応用化学科（統合新領域学府　オートモーティブサイエンス専攻）

◆着想のきっかけは何ですか

酸素イオンという伝導体は、電荷を運び発電します。燃料電池などに古くから利用される材料です。100年以上前から、この伝導体の材料としてジルコニア系酸化物が使われていました。

私は、これと異なる結晶構造を持つ材料を使えば、新しい酸素イオン伝導体になるに違いないと考え、さらに優れた性能を示す材料を探索しました。その結果、従来検討されていなかった材料を見つけ出し、100年ぶりとなる新しい酸素イオン伝導体の開発に成功しました。

貴重な化石資源や低品位エネルギーを、クリーンで使いやすい電気エネルギーに効率よく変換できる「可逆動作型燃料電池」の実用化を促進し、全ての人がクリーンなエネルギーを利用できる社会の実現を目指します。

CO₂の排出量を最小にすることで、環境との共生と持続的な発展を通じ、エネルギー銀行のような新しい産業の育成やサービスが提供できます。エネルギーの取り合いをなくして、世界の人々が豊かに平和に暮らせる社会の創出に貢献したいと思います。

中学生の頃、石油危機というエネルギー危機があり、トイレットペーパーが無くなり、ガソリンなど多くの物価が上がりました。エネルギーが足りなくなると、こんなにみじめな感じがするのかと思いました。そこで、自分の力で豊富なエネルギーを提供できる技術が作れないかと思い、工学部に行くことにしました。

石油や天然ガスなどの資源も、限りがあります。「効率よく使えるエネルギーに変換することしか、今後の永続的な人類の発展はない。燃料電池やエネルギー関係の触媒化学の研究を行いたい」と考え、アカデミアの道を選びました。大学生の頃は友人とよく遊び、人とのつながり、出会いの大切を実感しました。

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◆石原研究室HP

・無機酸化物における酸素イオン伝導体の開発と、その次世代型燃料電池への応用

・無機酸化物による新規な触媒材料の開発

・新規２次電池の開発と蓄電機構の解明

・無機―バイオ光触媒の開発

◆主な業種

・電気・ガス・石油関係などエネルギー関係企業

・総合化学企業、セラミック製造会社

◆主な職種

・基礎・応用研究・先行開発

・設計・開発

・大学等研究機関所属の教員・研究者

◆学んだことはどう活きる？ 

研究開発に活かされています。

九州大学工学部では、実際に開発した材料や技術が社会に実装されることを目指して、研究を行っています。応用化学科（工学部第二群）は、広い範囲における材料の化学的な知識を利用し、種々の研究を行うことで、社会に役立つ材料の開発を目指しています。

・硫酸塩を電解質とし、Pt/炭素を電極とした燃料電池を用いる水の電気分解と発生した水素/酸素を用いる発電実験を通して、電気と水素がお互いに変換できることを学びましょう。

・身の回りには、快適な生活空間や環境保全の観点で、多くの触媒技術が用いられています。例えば、台所のグリルの沿道にはPt触媒が取り付けられて煙が出ないようになっています。他にもどのようなところに使われているか調べてみましょう。