レアメタルを使用せず、酸フッ化物を用いた水電解酸素生成電極触媒を開発：研究開発の最前線

東京科学大学は、貴金属や希少金属を使用しない水電解酸素生成電極触媒を開発した。層間にフッ化物イオンが局在する層状ペロブスカイト構造のPb3Fe2O5F2が、高い酸素生成活性を示すことを発見した。

[MONOist]

　東京科学大学は2024年12月5日、貴金属や希少金属を使用しない水電解酸素生成電極触媒を開発したと発表した。鉛と鉄（Fe）に酸素（O）とフッ素（F）が複合した酸フッ化物のPb₃Fe₂O₅F₂が、通常型ペロブスカイトPbFeO₂Fよりも高い酸素生成活性を持つことを発見し、そのメカニズムを解明した。

　Pb₃Fe₂O₅F₂は層状ペロブスカイト構造で、同一相内に複数種のアニオン（陰イオン）を含む複合アニオン化合物だ。層間にフッ化物イオンが局在する。

　研究グループは、フッ化物イオンの高い電子求引性が特定の結晶面上にある触媒活性点Feの電子状態に影響を及ぼし、酸素生成活性を高めることを突き止めた。

（a）Pb3Fe2O5F2、PbFeO2Fの結晶構造。（b）双方の原料α−Fe2O3を用いて作製した電極に対する電流−電位曲線と（060）結晶面でのフッ素による活性向上に関する概要図。電流−電位曲線では、立ち上がる曲線は酸素生成に伴う酸化電流を示しており、より急峻な曲線は高い酸素生成活性を表す［クリックで拡大］ 出所：東京科学大学

　水から酸素と水素を生成する水電解技術は、カーボンニュートラルを推進するためのエネルギー変換技術として注目されている。しかし、既存の電極触媒は、貴金属や希少金属を組み込むことで活性向上が図られており、材料の供給リスクやコスト面が懸念されていた。

　Fは、安価で資源制約が小さいpブロック元素であることから、低コストかつ高活性な酸素生成電極触媒の開発が期待される。

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