セリウム系NH3-SCR脱硝触媒の被毒メカニズムと耐被毒改質に関する研究進展と展望

プロトン交換膜燃料電池(PEMFC)の普及には、低コストで高活性なPt系陰極電極触媒の開発が不可欠である。従来のPtの固有構造最適化に加え、最近の設計戦略では、活性サイト組成、触媒-支持体相互作用、界面微小環境の連動制御が重視されている。本稿では、Pt系電極触媒の構造活性相関と触媒機構に関する包括的なレビューを行う。代表的な戦略として、ひずみ/配位子制御、規則格子金属間化合物、コアシェル構造、単原子触媒/合金、高エントロピー合金、軽元素ドーピング、支持体エンジニアリング、表面微小環境制御などを体系的に議論する。従来の形態学的特徴のカタログ化とは異なり、触媒効率を支配する物理化学的起源に深く踏…

• PCECが電解質薄膜化・電極ナノ構造化・界面工学の進歩により500~650°Cでの可逆動作、450°C以下での動作、水素・アンモニア・メタン含有ガス対応などの性能向上を達成した
• オペランドDRIFTS、ラマン分光法、X線・中性子法、EIS/DRT解析などのマルチモーダル特性評価技術により、電圧依存的なプロトン交換速度や酸素電極表面の再構築が解明された

本研究は、セメントペーストにナノTiO2を配合した際のNOガス分解性能を、TiO2含有量(3-12%)、起泡剤含有量、水セメント比、養生期間を制御して系統的に調査した。最適なナノTiO2含有量は6%で、これが最高の圧縮強度をもたらした。一方、ナノTiO2含有量を増やす(最大12%)とNO除去率が大幅に向上(9.73%に達する)するが、過剰な起泡剤は光触媒を閉じ込め、効率を低下させる。水セメント比の増加はガス拡散を促進するが、養生期間の延長はマトリックスを緻密化し、UV-触媒接触を妨げるため、28日時点で除去率が20.3%低下した。微細構造解析により、NOは硝酸イオン(NO3-)に光触媒酸化さ…

カーボンナノチューブ(CNTs)は、金属フタロシアニン(MPc)系電極触媒の多機能支持体として優れており、分子触媒固有の導電性や凝集性の低さといった限界を克服する。本レビューは、MPcとCNTsの界面設計における最近の進歩を体系的にまとめ、持続可能なエネルギー変換と環境浄化における性能最適化を図る。界面設計戦略は、(1)分散・修飾工学(非共有結合相互作用による物理的固定化や標的修飾)、(2)化学結合工学(強固な軸配位や共有結合グラフトによる安定した活性サイト形成と溶出防止)、(3)幾何・空間工学(CNTsの曲率、原子欠陥、内部空洞、一次元構造を利用したひずみ導入、対称性破れ、ナノ閉じ込め効果…

炭素回収・貯留(CCS)技術はネットゼロ目標達成に重要だが、その展開はCO2の輸送・貯留インフラに依存する。高密度・超臨界CO2パイプラインにおける主要な健全性脅威の一つは、SOx、NOx、H2S、H2O、O2などの反応性不純物を含むCO2流中の酸析出である。これらの不純物は相挙動を変化させ、強酸性の液相凝縮物を生成し、局所的な激しい腐食と急速な肉厚減少を引き起こす可能性がある。本レビューは、CO2相包絡線、酸生成、パイプライン腐食メカニズムに対する特定の不純物組み合わせの影響を、現実的な流動・運転条件下で理解することに焦点を当てる。さらに、不純物仕様・管理、深部脱水、運転範囲管理、耐食合金…