電池や燃料電池などで使われる白金触媒は高価であり、より安価かつ高性能な代替材料の開発が求められています。こうした中、名古屋大学、早稲田大学、物質・材料研究機構の研究グループは、最大93％の性能維持を実現する、メソポーラス構造を有する単結晶高エントロピー合金の開発に成功しました。従来困難だった五元素以上の合金の単結晶化と高比表面積化を両立し、白金触媒の2.9倍の性能を示しました。
本研究は、JST-ERATO「山内物質空間テクトニクスプロジェクト」による成果で、研究にはプロジェクト研究総括の名古屋大学大学院工学研究科の山内悠輔（やまうちゆうすけ）卓越教授の下、早稲田大学理工学術院の朝日透（あさひとおる）教授がプロジェクトマネージャー、同大学ナノ・ライフ創新研究機構の奈良洋希（ならひろき） 研究院准教授がグループ統括として、物質・材料研究機構 主任研究員 Ravi Nandan氏、Joel Henzie氏らが携わりました。
本研究成果は、アメリカ化学会により発行される「Journal of the American Chemical Society」に2025年5月27日にオンライン公開されました。

【ポイント】

・白金など5種の金属からなりメソポーラス構造^※1を有する単結晶^※2の高エントロピー合金^※3を、ナノレベルで多孔質に合成することに初めて成功しました。
・従来の白金触媒より2.9倍高い活性を持つメタノール燃料電池^※4用材料を実現しました。
・充放電サイクル耐性が非常に優れ、約2,500回の充放電後においても最大値に対して93％の性能を保持しました。
・白金材料節減による環境負荷の低減や、電気自動車・ポータブル発電機など次世代エネルギー機器への応用が期待されます。

◆詳細（プレスリリース本文）はこちら

【用語説明】

※1　メソポーラス構造
直径2～50ナノメートル程度の微細な孔が多数空いた構造で、反応活性面の増加や物質拡散性向上といった反応性を高めるのに役立ちます。
※2　単結晶
複数の結晶粒が寄せ集まった多結晶と異なり、単一の結晶粒のみで構成される均一な固体構造です。
※3　高エントロピー合金
5種類以上の金属を均等な割合で混ぜた新しいタイプの合金で、構造の安定性と優れた機能性を兼ね備えています。
※4　メタノール燃料電池
メタノールという液体燃料を使って電気を作る燃料電池で、軽量・コンパクトな構造から携帯機器や小型車などへの応用が期待されています。

【論文情報】

雑誌名：Journal of the American Chemical Society
論文名：Mesoporous Single-Crystal High-Entropy Alloy
執筆者名：Nandan, Ravi (NIMS); Nam, Ho Ngoc (Nagoya University); Phung, Quan (Nagoya University); Nara, Hiroki (Waseda Univ.); Henzie, Joel (NIMS); Yamauchi, Yusuke (University of Queensland, Nagoya University)
掲載日時（現地時間）：2025年5月27日
掲載URL： https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c01260
DOI：10.1021/jacs.5c01260

【研究代表者】

大学院工学研究科 山内 悠輔 卓越教授

https://www.nagoya-yamauchi-lab.com/index.html

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