九州大学の科学者らが、300℃で効率的に動作する固体酸化物燃料電池を開発した。これは通常の700-800℃から大幅に低下したものである。この画期的な成果は、スカンジウムドープ酸化物を利用し、格子詰まりなしに高速プロトン輸送を可能にし、コスト削減と水素電力の普及加速につながる可能性がある。
固体酸化物燃料電池（SOFC）は、水素から効率的かつ長寿命で電力を生成し、副生成物として水のみを産生する有望な技術である。しかし、700-800℃という高温動作が必要なため、耐熱材料を要し、費用が高く普及が限定的である。
九州大学の研究者らは、この課題に取り組み、わずか300℃でプロトンを高速に伝導する電解質を開発した。Nature Materialsに報告されたように、チームはバリウムスタンナート（BaSnO3）とバリウムチタネート（BaTiO3）を高濃度のスカンジウム（Sc）でドープし、0.01 S/cmを超えるプロトン伝導率を達成。これは600-700℃での従来型SOFCに匹敵する。
研究を主導した山崎吉宏教授は、この革新を説明した：「動作温度を300℃に下げることで、材料コストを大幅に削減し、民生レベルシステムへの道が開ける。」鍵は結晶格子にあり、スカンジウム原子が連結した酸素の「ScO6ハイウェイ」を形成し、広い柔らかい振動経路を生み、プロトンが捕捉されずに自由に移動できる。
山崎教授は従来のジレンマを指摘：「化学ドーパントを添加すると、電解質を通る移動プロトンの数が増えるが、通常格子を詰まらせプロトンを遅くする。」構造解析とシミュレーションにより、これらの「柔らかい」酸化物が従来材料より多くのスカンジウムを吸収し、トレードオフを解決することが確認された。
この進展は手頃なSOFCだけでなく、低温電解装置、水素ポンプ、CO2変換リアクターにも適用可能だ。山崎教授は結論づけた：「我々の研究は、長年の科学的パラドックスを実用的な解決策に変え、手頃な水素電力を日常生活に近づけた。」
成果は以下の論文に掲載：Kota Tsujikawa et al., 「Mitigating proton trapping in cubic perovskite oxides via ScO6 octahedral networks」、Nature Materials、2025；24(12):1949、DOI: 10.1038/s41563-025-02311-w。