カフェインにより燃料電池の効率が向上し、エネルギーコストが削減される • –

日本の研究者らによると、カフェインを添加すると燃料電池の効率が向上し、電極に使用される白金の必要性が減り、製造コストが大幅に削減されるという。

燃料電池は、電気自動車からデータセンターへの電力供給まで、さまざまな用途で代替エネルギー貯蔵技術として注目を集めていますが、高価な材料を使用するためコストが高くなる可能性があります。

千葉大学大学院工学研究科の研究者らは、カフェインを添加すると効率が向上し、必要な白金の量が減り、その結果、価格が安くなる可能性があることを発見したと主張している。

だからそれだけではない 登録 一定量のカフェインを添加すると効果が高まるハック。

Communications Chemistry 誌に掲載されたこの研究は、燃料電池のカソードにおける触媒プロセスと、この反応の効率化に関するものです。

燃料電池は電池と似た働きをし、燃料 (または電解質) と酸化剤の化学エネルギーを電気に変換することで発電します。 これは通常、燃料としての水素と酸化剤としての酸素です。 寿命が限られている電池とは異なり、燃料電池は燃料が供給される限り発電することができます。

水素はアノードで酸化を受け、水素イオンと電子が生成されます。 イオンは水素電解質を通ってカソードに移動し、電子は外部回路を通って流れ、電気が発生します。 カソードでは、酸素が水素イオンおよび電子と結合し、副生成物として水が生成されます。

しかし、研究者らによると、この水は燃料電池の性能に影響を及ぼし、白金（Pt）と反応して電極上に水酸化白金（PtOH）の層を形成し、酸素還元反応（ORR）の触媒作用を妨げるという。 。

効率的な動作を維持するために、燃料電池には高い Pt 装填 (白金含有量の増加) が必要であり、これにより燃料電池のコストが大幅に上昇します。 オンラインでざっと調べてみると、この記事の執筆時点でのプラチナの市場価格は 1 グラムあたり 29.98 ドル、またはオンスあたり 932.61 ドルでした。

研究者らは、カフェインを添加すると白金電極のORR活性が11倍向上し、反応がより効率的になることを発見した。

(私たちと同じように) 彼らがどのようにしてこれを実験するようになったのか疑問に思っているなら、疎水性材料で電極を修飾することが ORR を高める効果的な方法であることが知られていると論文で説明されています。 カフェインは他の疎水性物質よりも毒性が低く、Pt ナノ粒子とカフェインをドープした炭素の水素発生と酸化反応を活性化します。 わかった？

千葉大学の研究は、応用化学・バイオテクノロジー学科の星長博教授が主導しました。 同氏は、電解質中のカフェイン濃度が増加すると、電極のORR活性が顕著に改善されることを研究者らが発見したと説明した。

これにより、電極表面に薄い層が形成され、PtOH の形成が効果的に防止されますが、その効果は電極表面の白金原子の配向に依存します。

論文ではこれらを Pt(100)、Pt(110)、Pt(111) と呼んでおり、後の 2 つは ORR 活性の増加を示していますが、Pt(100) では目立った効果はありませんでした。

研究者らは、この後者の効果が問題となるかどうかについては説明していないが、代わりに、自分たちの発見が燃料電池の設計を改善し、より広範な普及につながる可能性があると主張している。

燃料電池には多くの用途がありますが、ディーゼル発電機に代わるバックアップ電源として、あるいは主電源としてデータセンターで採用されるケースが増えています。

昨年、韓国の企業SKエコプラントがアイルランドで燃料電池技術のみを利用したデータセンターを計画していると報じられた。 電気自動車から採取した燃料電池でデータセンターに電力を供給する可能性をテストする日本のプロジェクトが今月末に開始される予定だ。

シンガポール国立大学 (NUS) が昨年発表した報告書では、データセンターにバックアップ電力を供給する方法として、燃料電池はすでに他の技術よりも効率的であると主張しています。 ®