イェール大学とミズーリ大学の科学者らが、豊富なマンガンを使用した新しい触媒を作成し、二酸化炭素を効率的にギ酸塩に変換し、燃料電池用の潜在的な水素キャリアとした。この低コスト代替品は、耐久性と有効性で多くの高価な貴金属触媒を上回る。この画期的な成果はChem誌に掲載され、温室効果ガスを利用してクリーンなエネルギー生産を支援することを目指す。
研究者チームが、二酸化炭素をギ酸塩に変換する再設計されたマンガン系触媒を導入し、燃料電池用の水素貯蔵に向けた持続可能な経路を提供した。マンガンは広く入手可能で安価であり、このような反応で通常使用される希少な貴金属の魅力的な代替となる。イェール大学ポスドク研究員ジャスティン・ウェダル氏とミズーリ大学大学院研究助手カイラー・バーチュー氏が主導し、筆頭著者としてイェール大学のニレイ・ハザリ氏とミズーリ大学のウェズリー・バーンスコッター氏が参加した研究は、Chem誌に掲載された。他の貢献者にはイェール大学のブランドン・メルカド氏とニコール・ピークット氏が含まれる。資金は米国エネルギー省科学局から提供された。水素燃料電池は水素の化学エネルギーから電力を生成するが、生産と貯蔵の課題が普及を妨げてきた。ギ酸から派生するギ酸塩は、すでに保存や革なめしなどの用途で産業的に生産されており、水素源としてこれを解決できる可能性がある。現在、ギ酸塩生産は化石燃料に依存しており、環境効果を制限している。新手法は大気中の二酸化炭素を直接使用し、温室効果ガス排出を削減しつつ価値ある製品を生み出す可能性がある。CO2からギ酸塩への変換の主な障害は触媒の耐久性だった。貴金属触媒は有効だが高価で時には毒性があり、安価な金属は急速に劣化する。チームの革新は、触媒のリガンド構造にドナー原子を追加することでマンガン錯体を安定化し、運用寿命を延ばした。「二酸化炭素の利用は現在優先事項であり、化石燃料由来の原料を再生可能化学原料で置き換えるために探求している」と、イェール大学のジョン・ランドルフ・ホフマン化学教授で化学科長のハザリ氏は語った。ウェダル氏は「リガンド設計がこれほど意味のある形で成果を上げたのを見るのが楽しみだ」と付け加えた。この半ラビリティを持つピンサー型リガンド付きマンガン錯体は、CO2水素化の生産性と安定性を向上させ、Chem誌2026; 102833, DOI: 10.1016/j.chempr.2025.102833に詳細が記載されている。研究者らは、この設計原理が他の触媒プロセスを強化し、クリーンケミストリーの応用を拡大できると提案している。
