固体と液体の界面での原子の動きをリアルタイムに観察　－ 燃料電池や蓄電池の性能に関わる固液界面現象の解明に期待 －

• 国立研究開発法人　産業技術総合研究所
• 国立研究開発法人　科学技術振興機構
• 国立研究開発法人　物質・材料研究機構
• 国立大学法人　東京学芸大学
• 大学共同利用機関法人　高エネルギー加速器研究機構

概要

国立研究開発法人産業技術総合研究所物質計測標準研究部門ナノ構造化材料評価研究グループ 白澤徹郎 主任研究員と、 国立研究開発法人科学技術振興機構、 国立研究開発法人物質・材料研究機構ナノ材料科学環境拠点 増田卓也 主任研究員ら、 国立大学法人東京学芸大学教育学部 Voegeli Wolfgang 助教ら、 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所 松下正 名誉教授は、 放射光表面X線回折法を従来比で約100倍高速化し、燃料電池などのエネルギー変換に伴う原子の動きをリアルタイムに観察できる技術を開発した。

燃料電池や蓄電池では、固体電極と液体との界面での電気化学反応により、化学エネルギーから電気エネルギーへの変換が行われる。 変換効率を飛躍的に高めるには反応機構の理解が不可欠であり、反応機構を反映する電極表面の構造変化を計測できる技術が望まれていた。

今回、連続波長をもつ集束X線を利用した表面X線回折法の高速化技術を開発し、電気化学反応中のモデル電極表面の白金原子の動きをリアルタイムで観察した。 この技術によって固液界面での反応機構の解明が進むことで、燃料電池などの性能向上に寄与できると期待される。

この技術の詳細は、2017年10月26日（現地時間）に米国化学会の学術誌 The Journal of Physical Chemistry C にオンライン掲載される。

発表のポイント

1. 固体と液の界面で散乱したX線の強度分布を高速測定する計測技術を開発
2. 電気化学反応中の電極表面の原子の動きをリアルタイムに観察可能
3. 固液界面での反応機構の解明につながり、燃料電池や蓄電池の性能向上への寄与を期待

詳しくはプレスリリース（PDF）をご参照ください