サイエンス
電池の寿命と効率が劇的に変わる。酸素還元反応の限界を打ち破った「見えない引力」とは
KAISTなどの研究チームは、燃料電池の効率を阻む酸素還元反応を制御するため、触媒の構造ではなく周囲の局所電場を操作する新手法を開発した。陽イオンで電子の流れを導くことで、理想的な反応の選択性を従来の約4倍に高めるパラダイムシフトを実現した。
Term
酸素還元反応
別名: ORR, Oxygen Reduction Reaction
Overview
酸素還元反応（ORR）は、燃料電池や空気電池のエネルギー変換効率を左右する極めて重要な化学プロセスである。この反応は、酸素分子が4つの電子を受け取って水になる「4電子還元経路」と、2つの電子で過酸化水素になる「2電子還元経路」に分かれる。前者はエネルギー効率が最大化される理想的な経路だが、後者は電力を低下させるだけでなく、生成された過酸化水素が電池内部の部材を腐食させ、デバイスの寿命を著しく縮める原因となる。一般にこの反応は非常に遅いため、白金などの高価な触媒が必要とされる。本記事では、触媒の周囲に局所電場を形成することで、この反応の選択性と速度を劇的に向上させる新技術が紹介されている。