ブラジルは世界最大のニオブ生産国であり、地球上の有効埋蔵量の約 98 パーセントを保有しています。この化学元素は、金属合金、特に高張力鋼に使用され、携帯電話から航空機のエンジンに至るまで、ほぼ無制限のハイテク用途に使用されています。ブラジルは、生産するニオブの大部分をフェロニオブなどの商品の形で輸出しています。

ブラジルが大量に保有しているものの、あまり使用されていないもう 1 つの物質はグリセロールです。グリセロールは、石けんや洗剤産業における油脂のケン化や、バイオディーゼル産業におけるエステル交換反応の副産物です。この場合、グリセロールは廃棄物として廃棄されることが多く、大量のグリセロールを適切に処分するのは複雑であるため、状況はさらに悪化します。

ブラジルのサンパウロ州にあるABC連邦大学（UFABC）で行われた研究では、ニオブとグリセロールを組み合わせて燃料電池製造の有望な技術的解決策を開発しました。この研究を説明する「ニオブはアルカリ直接グリセロール燃料電池における電極触媒 Pd 活性を高める」と題された記事が ChemElectroChem に掲載され、同誌の表紙に掲載されました。

「原理的には、セルはグリセロールを燃料とするバッテリーのように機能し、携帯電話やラップトップなどの小型電子機器を充電します。電力網がカバーされていない地域でも使用できます。将来的には、この技術を応用して電気自動車を走らせたり、家庭に電力を供給したりすることも可能です。長期的には無限の応用可能性があります」と論文の筆頭著者である化学者のフェリペ・デ・モウラ・ソウザは語った。ソウザはサンパウロ研究財団 FAPESP から直接博士号の奨学金を受けています。

セル内では、アノードでのグリセロールの酸化反応とカソードでの空気酸素の還元による化学エネルギーが電気に変換され、炭素ガスと水だけが残留物として残ります。完全な反応は、C3H8O3 (液体グリセロール) + 7/2 O2 (酸素ガス) → 3 CO2 (炭素ガス) + 4 H2O (液体水) です。プロセスの概略図を以下に示します。

「ニオブ [Nb] は助触媒としてプロセスに参加し、燃料電池のアノードとして使用されるパラジウム [Pd] の作用を助けます。ニオブを添加するとパラジウムの量が半分になり、電池のコストが下がります。同時にセルの出力も大幅に向上します。しかし、その主な貢献は、一酸化炭素などの電池の長期稼働中に強く吸着される中間体の酸化によって生じるパラジウムの電解中毒の減少である」とUFABC教授のマウロ・コエーリョ・ドス・サントス氏は述べた。 、ソウザの直接の博士号の論文アドバイザー、および研究の主任研究者。

環境の観点からは、これまで以上に技術選択の決定的な基準となるべきですが、グリセロール燃料電池は化石燃料を動力源とする内燃機関を置き換えることができるため、有益な解決策と考えられています。