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摘 要：NEDO致力于“超尖端材料超高速开发基础技术项目”，目前与产业技术综合研究所、尖端材料高速开发技术研究协会（ADMAT）、宇部兴产株式会社共同成功合成了固体高分子燃料电池(PEFC)用高性能核壳型催化剂，还实现了其高效合成。通过采用每天可连续自动合成数十种催化剂的高通量流动合成装置，在短时间内确立了具有最佳核壳结构的催化剂合成条件。另外，为了从根本上提高核壳型催化剂的生产效率（一直以来存在的课题），对工艺条件进行了优化，从而实现了该催化剂的高效合成工艺，其合成效率是现有工艺的10倍以上。通过本研究成果，大幅降低了PEFC中的铂成本（PEFC的课题），促进了燃料电池催化剂的进一步社会实施，为实现脱碳社会作出贡献。
关键字：固体高分子燃料电池(PEFC)、核壳型催化剂、高通量流动合成装置、高效合成工艺、连续自动合成法
固体高分子燃料电池(PEFC)具有高能量转换效率、长寿命、低温工作(室温~100℃)等特征，因此作为清洁的电源系统被用于燃料电池汽车(FCV)的动力源和家庭用热电联供系统等中。为了进一步提高PEFC的能量转换效率，需要提高正极(阴极电极)的氧还原反应(ORR)的活性。因此，正极的催化剂(阴极催化剂)一般采用催化活性高的铂，但由于铂价格高、且资源量少，因此需要建立一种能够大幅减少铂使用量且能够提高能量转换效率的方法。
针对该问题，近年来，通过具有以下结构的核壳型催化剂来提高铂利用效率的研究正在积极地进行：仅在催化剂粒子的外表面(壳)部分选择性地存在铂，粒子的内部(核)部分置换为其他金属。但是，作为核壳型催化剂的合成方法而普及的铜-欠电位沉积(Cu-UPD)法的工序非常复杂且为分批式，因此在实用化方面，存在生产效率低的课题。
在这样的背景下，日本国立研究开发法人新能源产业技术综合开发机构(NEDO)在“超尖端材料超高速开发基础技术项目”(以下简称“超超项目”)中，致力于通过计算、加工、测量的三位一体高速开发功能性材料。作为该开发项目的一环，NEDO与尖端材料高速开发技术研究协会(ADMAT)、宇部兴产株式会社(宇部兴产)共同开发了高效合成可以大幅减少阴极催化剂的铂使用量的核壳型催化剂的技术。
2019年成功开发了Pd@Pt纳米粒子的流动合成法，2020年针对将合成的纳米粒子固定在基材上的负载工序也成功构建了其流动工艺，并通过全工序流动合成法合成了Pd@Pt/碳催化剂。由此，确立了一种转换基础技术，即可以将能够提高铂利用效率的核壳型纳米粒子催化剂的合成从分批合成转换为流动合成。但是，通过流动合成工艺合成的催化剂不能精密控制Pt壳结构，与用Cu-UPD法合成的催化剂相比，存在活性低的问题。