(PF)の放射光を用いて、燃料電池カソード触媒である白金ナノ微粒子の変化を世界で初めてリアルタイムで捕らえることに成功し、燃料電池車実現に向けてのメカニズムを解明した。エネルギー問題への対応が早急に求められる今日、水素と酸素を原料としてクリーンな水のみを排出しかつ高エネルギー効率の燃料電池システムは、自動車をはじめとする様々な分野への実用化が切望されている。陽極(カソード)起電力の改善や白金溶出による触媒劣化などの諸問題を解決することが、燃料電池自動車の実用化には必要不可欠になっている。構造変化過程、及び燃料電池触媒表面の反応機構を解明する必要があった。(PF)の放射光を用いて、世界で初めて捕らえることに成功した。その結果、電池作動時の電圧変化によって引き起こされるカソード触媒表面の反応メカニズムを明らかにすることに成功した。カソード表面の電子移動とPtナノ触媒の帯電、構造変化間に時間差があり、酸化還元過程のそれぞれで4つの素過程(計8つ)が存在することを発見した。(TG-QXAFS)法(説明1参照)を開発した。(DXAFS)(説明2参照)システムを開発した。本研究結果は、燃料電池車実現のための新規触媒材料開発の指針を与える重要な情報となる。Ed.)に掲載された。水素(アノード触媒側)と空気(カソード触媒側)から電気を生む。そのエネルギー効率は83%と非常に高く、自動車エンジンの約3倍にもなる。LIII端のEXAFS振動(左)新型のX線吸収微細構造法(QXAFS)により測定。LIII端のEXAFSフーリエ変換(右)Pt-Pt及びPt-O結合の数と距離が分かる。(TG-QXAFS)法:従来のQXAFS法はひとつのXAFS(説明3参照)スペクトルを測定するのに15秒程度がかかり、電極反応のように速い過程を追跡できない。本法では、1秒ずつ切り出して(time-gating)測定したXAFSスペクトルを合成することにより全スペクトルを得ることで1秒の時間分解能を実現した。DXAFS(Dはdispersive)法では、放射光を湾曲Si結晶により焦点を結ばせその焦点に試料を置くことでスペクトルを位置敏感型検出器により一挙に測定してしまう方法であり、今回、世界最速の4ミリ秒の時間分解能で燃料電池触媒の変化をリアルタイム観察することに成功した。Structure)の略。放射光からのX線を物質に照射するとX線吸収スペクトルに波打ちが現れる。これをEXAFS(広域XAFS)振動とよぶ。この振動をフーリエ変換して、散乱関数によりフィッティング解析するとPt-PtやPt-O結合の距離や数が求まる。situ)観察手法である。