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【ベテラン記者のデイリーコラム・坂口至徳の科学の現場を歩く】燃料電池車を低コスト化…水素から電子を取り出す“スイッチ”を解明 奈良先端大など

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【ベテラン記者のデイリーコラム・坂口至徳の科学の現場を歩く】
燃料電池車を低コスト化…水素から電子を取り出す“スイッチ”を解明 奈良先端大など

ニッケル-鉄ヒドロゲナーゼの電子伝達の仕組み 活性部位(NiFe)で水素から取り出された電子(2e-)は近位鉄硫黄クラスターなどを通り道にして、外部のタンパク質に伝達される(廣田俊・奈良先端大教授提供)

 燃料電池は、水素(H2)を使って電気エネルギーを得るので、地球温暖化の原因になる二酸化炭素(CO2)を出さない。このため、究極のクリーンエネルギーとして期待され、研究は日本が世界をリードしている。すでに国内で家庭用の燃料電池が実用化され、燃料電池自動車も近く発売される。ただ、大きな課題として燃料電池の低コスト化などがあり、研究が重ねられている。

 燃料電池では、水素から電子を取り出す反応などをサポートする触媒として白金など希少で高価な金属が使われ、コスト高の原因のひとつになっている。そこで、微生物が持つ「ヒドロゲナーゼ(ニッケル-鉄ヒドロゲナーゼ)」という酵素が、さらに効率的に働くことがわかり、注目されている。なにしろ、常温常圧という温和な環境条件下で水素分子を分解して電子を取り出す反応などを触媒するからだ。しかし、「なぜ高効率に働くのか」という大本の仕組みについては、分子のレベルで詳細に解明されていない。

 その仕組みが判明し、触媒反応の核心を担う分子の構造をそっくりまねた人工的な触媒をつくれば、燃料電池の高性能化、低コスト化が図れるだけでなく、水素を使う化学合成などの産業分野でも有用な触媒ができることになる。

 こうしたヒドロゲナーゼの触媒反応の謎の中で、反応を進めたり、止めたり、スイッチのように調節する仕組みがあることが初めて明らかになった。奈良先端科学技術大学院大学物質創成科学研究科の廣田俊教授、太虎林(たい・こりん)特任助教、兵庫県立大学生命理学研究科の樋口芳樹教授らの研究グループの成果で、ドイツの学術雑誌「アンゲバンテ・ケミー・インターナショナル・エディション」に掲載された。

エネルギー安保や産業競争力の強化に直結する技術

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