白金触媒燃料電池を超える錯体・酵素複合燃料電池の開発

开发超越铂催化剂燃料电池的复合物/酶复合燃料电池

• 批准号: 25248017
• 负责人: 小江 誠司
• 金额: $ 23.8万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-10-21 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25248017/
• 关键词: バイオミメティクス; 燃料電池; 分子触媒; 酵素

燃料電池の電極触媒に使用されている白金は、高価で枯渇資源であるため、その代替触媒の開発が当該分野において最も重要な命題である。これまで多くの研究グループが取り組んできたが、未だに白金を超える人工触媒は開発されていない。自然界には、およそ80年前にヒドロゲナーゼと呼ばれる水素活性化酵素が見つかっており、この酵素は容易に水素から電子を取り出すことが可能である。すなわち、燃料電池のアノード（水素極）触媒と同様の働きをする酵素である。単位分子あたりの触媒活性では、ヒドロゲナーゼは白金を超えること知られていたが、ヒドロゲナーゼは酸素や熱に弱いものが多く、燃料電池の電極触媒への適用は困難であった。我々は、これまでに知られていない安定なヒドロゲナーゼを求めて、自然界での探索を行った。そこで発見した新規ヒドロゲナーゼは、酸素にも熱にも安定であり、燃料電池のアノード触媒として利用することが可能であった。その新規ヒドロゲナーゼをS-77と命名した。アノードとしての単位質量あたりの水素酸化活性を白金触媒と比較すると、ヒドロゲナーゼS-77は白金の637倍高い触媒活性を示した。実際にヒドロゲナーゼを用いて燃料電池を作成すると、白金燃料電池よりも1.8倍高い最大電力密度を示すことを明らかにした。また、白金触媒は水素に含まれる一酸化炭素で被毒されることが問題とされるが、ヒドロゲナーゼS-77はいったん一酸化炭素で被毒されても、水素を供給することによって再活性化することが可能である。本年度は、新規ヒドロゲナーゼS-77を用いて、白金を超える燃料電池電極触媒の開発に成功した（Angew. Chem. Int. Ed, 2014, 53, 8895-8898、表紙に採択、プレスリリース2014年6月4日「燃料電池の白金電極を超える水素酵素「S-77」電極の開発に成功（白金の637倍の活性）」）。

The development of electrode catalysts for fuel cells is the most important issue in this field. This is a lot of research, and it's a lot of research, and it's a lot of research. 80 years ago, the enzyme that activates water is easy to extract. Fuel cells are made of water, catalyst, and enzymes. The catalyst activity of a single molecule is difficult to apply to fuel cells. I am not aware of this, but I am aware of this, and I am aware of this. The new regulations are applicable to fuel cell applications. The new design is called S-77. The catalyst activity of platinum catalyst is 637 times higher than that of platinum catalyst. In fact, the platinum fuel cell is 1.8 times higher than the maximum power density. The platinum catalyst contains water and acidified carbon. The problem is that the platinum catalyst contains water and acidified carbon. The problem is that the platinum catalyst contains water and acidified carbon. This year, the development of fuel cell electrode catalysts based on the new regulations "Deroguna-S-77" and platinum was successfully completed (Angew. Chem. Int. Ed, 2014, 53, 8895-8898,"Successful Development of Platinum Electrode for Fuel Cells (Platinum 637 Times Activity)", June 4, 2014.

项目成果

Inspured by Nature – New Energy Sources from Hydrogenase Model Complexes

受大自然启发——来自氢化酶模型复合物的新能源

• 发表时间: 2014
• 作者: Kikunaga;Takahiro; Matsumoto;Takahiro; Ohta;Takehiro; Nakai;Hidetaka; Naruta;Yoshinori; Ahn;Kwang-Hyun; Watanabe;Yoshihito; Ogo;Seiji;Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Kei Murakami・Yutaro Yamamoto・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;松本崇弘・小江誠司;Koji Naoda・Hirotaka Mori・Naoki Aratani・Atsuhiro Osuka;小江誠司;Tomoki Yoneda・Hirotaka Mori・Atsuhiro Osuka;Daishi Fujino・Hideki Yorimitsu・Atsuhiro Osuka;小江誠司
• 通讯作者: 小江誠司

Purification and Characterization of an Oxygen-Evolving Photosystem II from Leptolyngbya sp. strain O-77

Leptolyngbya sp. 的释氧光系统 II 的纯化和表征。

• DOI: 10.1016/j.jbiosc.2014.01.009
• 发表时间: 2014
• 期刊: J. Biosci. Bioeng.
• 作者: Nakamori;Harutaka; Yatabe;Takeshi; Yoon;Ki-Seok; Ogo;Seiji
• 通讯作者: Seiji

Synthesis of Aqueous-stable and Water-soluble Mononuclear Nonheme MnV–oxo Complexes Using H2O2 as an Oxidant

使用 H2O2 作为氧化剂合成水稳定且水溶性单核非血红素 MnV-氧配合物

• DOI: 10.1246/cl.140376
• 发表时间: 2014
• 期刊: Chem. Lett.
• 作者: Yatabe;Takeshi; Kikunaga;Takahiro; Matsumoto;Takahiro; Nakai;Hidetaka; Yoon;Ki-Seok; Ogo;Seiji
• 通讯作者: Seiji

Biochemical Characterization of Psychrophilic Mn-Superoxide Dismutase from Newly Isolated Exiguobacterium sp. OS-77

新分离的微小杆菌属嗜冷锰超氧化物歧化酶的生化特征。

• DOI: 10.1007/s00792-013-0621-x
• 发表时间: 2014
• 期刊: Extremophiles
• 影响因子: 2.9
• 作者: Nonaka;Kyoshiro; Yoon;Ki-Seok; Ogo;Seiji
• 通讯作者: Seiji

Synthesis and Crystal Structure of a Dinuclear, Monomeric MnII p-Semiquinonato Complex

双核单体 MnII 对半醌配合物的合成和晶体结构

• DOI: 10.1039/c4cc06055e
• 发表时间: 2014
• 期刊: Chem. Commun.
• 作者: Nakamori;Harutaka; Matsumoto;Takahiro; Yatabe;Takeshi; Yoon;Ki-Seok; Nakai;Hidetaka; Ogo;Seiji
• 通讯作者: Seiji