国家放射光研究センターが新型触媒を開発、グリーンアンモニアへの変換効率を向上

中央通信 （中央社記者・趙敏雅、台北12日電）世界的にグリーンエネルギーの推進が進む中、国家放射光研究センターは本日、オーストラリアのカーティン大学と組む国際研究チームが、新型触媒「逆ペロブスカイト構造の三元銅コバルト窒化物（CuNCo3）」を開発したと発表した。硝酸塩をグリーンアンモニアへ変換する効率と安定性を大幅に高め、廃水処理とグリーンアンモニアエネルギーへの転換に大きな突破口をもたらすものだという。 国家科学及技術委員会傘下の国家放射光研究センターはニュースリリースで、硝酸塩還元反応は多段階で複雑な電気化学プロセスであり、反応速度が遅いだけでなく、副反応の影響も受けやすいと指摘した。さらに、従来の触媒は反応過程で構造が不安定になったり副生成物が蓄積したりする致命的な問題があり、アンモニアの収率と選択性を高めることが難しかった。 同センターによると、研究チームは従来の研究手法を打破し、初めて「三元銅コバルト窒化物」の逆ペロブスカイト構造を持つ触媒を設計した。銅とコバルトの間の特殊な電子相互作用を利用し、硝酸塩分子が近づくと、触媒表面のコバルト原子がただちに「スピン状態」をインテリジェントに切り替える。これにより高活性のコバルトサイトが生じ、硝酸塩の吸着様式を変化させることで反応を進みやすくし、エネルギー障壁を下げるとともにアンモニア生成速度を高める。 同センターは、反応機構を深く理解するため、研究チームが初めて「台湾光子源」と、日本の「SPring-8放射光施設」に建設された台湾ビームラインの「先進的なその場・実環境モニタリング技術」を活用し、触媒反応の進行過程、活性サイトの電子構造、局所的な結合変化、反応中間体の進化をリアルタイムで追跡したと説明した。その結果、コバルト原子がスピン特性をインテリジェントに切り替えることが、触媒過程において中核的な役割を果たすことを実証した。 同センターによれば、研究結果は、この新型触媒がほぼ完璧に近い性能を示すことを確認した。第一に、低電圧・低消費エネルギーの条件下でアンモニア生成効率が100％に達するという卓越したエネルギー利用効率を示した。第二に、極めて速い運転速度で、高濃度の硝酸塩から大量のアンモニアを継続的かつ安定的に生成できる。第三に、長時間の連続運転試験を経ても高い安定性を維持する耐久性を備えている。 同センターは、この研究は硝酸塩をグリーンアンモニアへ変換する技術に高効率で安定した触媒構造を提供するだけでなく、金属のスピン状態を制御することで電極触媒反応を最適化する新たな発想を切り開くものだと述べた。将来的には、工業廃水中の硝酸塩汚染問題を解決する環境配慮型のソリューションを提供し、グリーンアンモニアエネルギーへの転換を推進するとともに、電極触媒分野に新たな原動力を注入することが期待される。（編集：黄国倫）1150512 ニュースの自由を守る力として、皆さま一人ひとりのご支援をお願いいたします。 中央社「一手新聞」アプリをダウンロードして、最新ニュースをリアルタイムで把握できます。 本サイトの文章、画像、映像・音声は、許可なく転載、公開放送、公開送信、利用することを禁じます。