酸化物中の水素を「プラス」から「マイナス」へ ―プロトン伝導体の水素を 「ヒドリド」に置き換えることに成功―

頑丈な酸化物の骨格内に、強い還元力と高い反応性を秘めたマイナスの水素イオン「ヒドリド（H⁻）」を組み込んだ材料は、アンモニア合成触媒や次世代燃料電池の鍵として世界中で注目されています。しかし通常、水素は酸化物中では、プラスの電荷をもつ「プロトン（H⁺）」として存在します。これをマイナスのH⁻へと置き換える場合、その量を精密に制御し、しかも高温で保持することは容易ではなく、ヒドリドの優れた性質を狙いどおりに引き出すうえでの課題となっていました。
今回、化学理工学専攻の加藤大地 助教、陰山洋 教授は、東北大学大学院工学研究科の高村仁 教授らの研究グループとの共同研究により、プロトン伝導体として知られるスカンジウム（Sc）置換BaZrO₃に着目し、その水素をH⁻に置き換えることに成功しました。
本手法では、導入するH⁻の量をScの添加量によって精密に制御できるうえ、導入されたH⁻の一部が800 ℃以上の高温まで安定して保持されることを明らかにしました。本手法は、従来の作製法が抱えていたH⁻量の制御の困難さと熱に対する不安定さという二つの大きな課題を同時に解決し、ヒドリドの力を安定して引き出すためのブレイクスルーとなります。
本成果は、2026年6月26日に英国王立化学会の学術誌 Journal of Materials Chemistry Aに掲載されました。

研究詳細

酸化物中の水素を「プラス」から「マイナス」へ ―プロトン伝導体の水素を 「ヒドリド」に置き換えることに成功―

研究者情報

• 加藤　大地　　京都大学教育研究活動データベース
• 陰山　洋　　　京都大学教育研究活動データベース

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化学理工学専攻