自動車技術とインド思想が研究の支柱

自動車を軸に環境問題に寄与する4つの研究テーマを設定

　クルマが好きだという理由に加え、自分で扱える身の回りの物の中で一番大きなエネルギーを使うものが自動車なので、自動車のエネルギーと環境の調和をテーマとして研究しています。具体的には「排ガスを街の空気よりもきれいにする触媒」「自動車触媒を応用した水素安全触媒」「液体燃料から電気を作る燃料電池」「自動車排熱を電気に変える材料」の4つのテーマを学生と一緒に研究しています。例えば「排熱を電気に変える」研究の場合、エネルギーのギャップに注目します。エンジン排ガスは高い熱エネルギーを持ちますが、1000 ℃の排ガス中に1000 ℃の材料を置いても温度差がないのでエネルギーを取り出すことはできません。しかし1000 ℃と0 ℃であればエネルギーのギャップがあるので、方法を考えれば電気エネルギーに換えて取り出すことが可能となるのです。さらには空間的な温度差だけでなく、時間による温度変化、すなわち高温・低温を繰り返す場所はどこか、電子を貯めやすい材料は何かと考えて、エネルギーを取り出す方法を探究します。

学生の「気づき」が水素安全触媒の開発を一歩進める

　「水素安全触媒」の開発で大きな役割を果たしたのが、学生の「気づき」です。水木教授のアイデアはスリーマイル島の原発事故を参考にしたものですが、現状の技術では反応を維持するために何十年にもわたりヒーターなどを使って触媒を高温に保たなければならないという問題点がありました。一方、私たちが開発した触媒は室温25 ℃でも水素を100%水に変える性能があるのでヒーターなどもいらず、収納容器の中に放射性廃棄物と一緒に入れておくだけで良いのが自慢でした。そんなとき、事故後の福島第一原子力発電所を見学に行った学生が「福島の冬はめちゃくちゃ寒い。25 ℃で反応できると言っても冬の間は反応できず水素が溜まり続けて、春になって温かくなったら一気に反応して爆発するのでは？」と発言したのです。そこから私たちの開発した触媒なら、どんな温度から水素と酸素が反応して水ができるのかを調べようということになりました。その実験のために、評価装置をマイナス100 ℃まで冷却できるように改造して、自分たちの触媒の性能を測ってみました。その結果、マイナス20 ℃という低温でも反応が開始し安全な水に戻ることが確認できました。さらにはマイナス100 ℃でも100%反応する触媒も出来てきました。これらの触媒はコンパクトで軽量であるのに加えて、安価で実用化が可能。学生の素朴な「気づき」が開発をさらに進めるきっかけになりました。こういったことは大学の研究室にいて、一番うれしい瞬間ですね。