燃料電池の新しい触媒
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THE MAGAZINE DEVOTED TO NICKEL AND ITS APPLICATIONS |
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METALLIC NAOPOWDERS such as these could find applications as catalysts in batteries and fuel cells.
Performance and costs are key. |
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Nearly 40% of the total cost of a fule cell can be attributed to catalysts. |
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METALLIC VAPOURS are cooled by inert gases inside of a vacuum chamber such as this to produce nano-scale
powders. |
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English
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ニッケル-コバルトは、低コストで白金触媒の代用に
By Virginia Heffernan
Nickel Magazine, November 2005 -- 触媒の価格は、入手可能な燃料電池の開発に対する主な障害のうちの1つです。それで、より安い触媒を設計することができれば誰でも、代替エネルギー技術の商業化への重要な貢献をすることができます。
カリフォルニアに拠点を置く、金属のナノ粉の主要なメーカーであるQuantumSphere社は、ニッケル-コバルトのナノ材料を開発することによって いろいろなバッテリーと燃料電池の実用化において部分的にまたは完全に白金触媒に代えることが出来たと主張する。
白金（現在グラムあたり約75米ドル）はQuantumSphere社のニッケル-コバルト合金のおよそ5倍の値段です。即ちそれはグラムあたりざっと15米ドルです。その結果 QuantumSphere社は、新しいナノ材料が触媒で白金に代わるならば、バッテリーと燃料電池メーカーはそれらの経費はおよそ50%削減するだろうと言っています。
QuantumSphere社は、最近その結果をアメリカに拠点を置くバッテリーと燃料電池のコンサルティング会社であるDoppStein Enterprise Inc.,によって 全く別ルートで確認しました。
ニッケル-コバルトをに使うことで、ナノ材料はパフォーマンスで一部の犠牲を必要とする。たとえば、DoppSteinは陰極（7.7マイクログラム/cm2）の全ての白金がニッケル-コバルトと取り替えられるならば、コストは白金と比べて90%下がるとわかったが、パフォーマンスは、純粋の白金と比較して、27%減少する。しかし、半分の白金に代えるならば、パフォーマンス10%落ちるだけで、コストの方は43%下がります。
「総装置コストのほぼ40%はこれらのシステムで触媒だけによっていると考えられることができます。そして、それは商業化装置を作る時にひどく高価である。」と、燃料電池研究の会社の取締役のKimberly McGrath博士は言う。「あなたがパフォーマンスを少々犠牲にするだけで、我々の開発した合金を使うことで、あなたは大きな利益を得ることが出来る。」
QuantumSphere社は、白金を触媒にした陰極の性能と同じか、それ以上に うまく合金を作用させて、行なった一連の最適化実験で、初期の結果を追跡調査している。現在の合金混合物はおよそ80%のニッケルと20%のコバルトです。しかし、成分は更なるテストと顧客ニーズによって異なります。
ガス相の凝縮で作られるニッケル-コバルトナノ材料に要求される技術は、およそ30年の間存在してきた。しかし、粒径と粒子の表面の酸素の膜の厚さをコントロールするプロセスを適応させることによって、QuantumSphere社の科学者は、要求される粒径の均一な分布を成長させる という かつて不可能だったものを可能にすることができる。
ガス相の凝縮は、金属ワイヤーが高温で溶かされる真空室内で起こる。金属が気化して、蒸気は不活性ガスによって冷やされて、液滴に凝縮する。粒子の特性は、チャンバー圧、温度とガス流を調節することによって変えることができる。
結果として生じるニッケル-コバルトナノ材料の表面積は、粒径に比例して非常に大きいので、実質的には粒子の中のすべての原子が反応することができる。
Virginia Heffernan is a Toronto-based science writer.
PHOTOS: QuantumSphere Inc.
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Kevin Maloney |
