カーボンニュートラルな未来へ 燃料電池用金属セパレータ研究 － 白仁田 沙代子

Q. ｢カーボンニュートラル」とは何ですか？

カーボンニュートラルとは、地球温暖化の主因と言われている二酸化炭素（CO₂）の「排出量」と「吸収量」を差し引きして「全体としてゼロ」にすることを意味します。2020年10月の臨時国会で「2050年カーボンニュートラル宣言」がなされたことをきっかけに、日本社会全体で関心が高まりました。持続可能な社会を実現するために、産業や交通、エネルギーの仕組みを大きく転換していく必要があります。

Q. カーボンニュートラルの実現において、「燃料電池」はどんな役割を果たしますか？

カーボンニュートラルの鍵を握るのが「水素（H₂）」です。水素は燃焼や利用の際にCO₂を一切排出しないクリーンなエネルギーであり、その代表的な利用技術が「燃料電池」です。燃料電池は、水素と空気中の酸素を反応させて電気をつくる装置で、水の電気分解の逆反応を利用します。反応によって生じるのは水だけで、CO₂を排出しない点が大きな特長です｡

Q. 燃料電池の課題は？

ここで対象としているのは、自動車や家庭用発電などで広く用いられる固体高分子形燃料電池（PEFC）です。このタイプの燃料電池では、水素と酸素を安全に反応させるために、電解質膜と電極触媒から成る「膜電極接合体（MEA）」を用います。その内部は酸性環境かつ高電位がかかるため、金属にとって非常に過酷な条件となり、白金触媒でさえ溶解することがあります。現状、セパレータ材料としては腐食に強いカーボン材料が多く用いられていますが、自動車などの移動体では軽量で機械的強度の高い金属材料も求められています。特にステンレス鋼製セパレータの耐食性向上が大きな課題です。

Q. 今、進めている研究について教えてください。

私たちの研究室では、ステンレス鋼をより安定で溶けにくい材料に改質するため、窒素熱処理やイオンプレーティング処理による高耐食化技術の開発に取り組んでいます。この研究は、国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）の「革新的GX技術創出事業（GteX）」に採択され、燃料電池用金属セパレータの実用化を目指しています。こうした技術は、SDGsのゴール7「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」、ゴール9「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献するものと考えています。