2.23MB - 新エネルギー・産業技術総合開発機構

Nanotech リーフレット /「けんこう」Ａ4_4P（表 1- 表 4）
No.06_ タイトル
セリア使用量低減・代替技術開発による
自動車分野の競争力確保、高性能セリア開発による
水素製造関連技術等への展開
今後の展望
今後も長期間、自動車産業は内燃機関が主流
06
澄んだ青空を未来に、
NEDO が拓くけんこうなくらし
自動車用三元触媒のレアメタルを
大幅に低減
②新興市場
経済発展に伴い自動車
購買人口が増加
新興市場が
急伸
プロジェクト名称
高次構造制御による酸化セリウム機能向上技術および
代替材料技術を活用したセリウム使用量低減技術開発
EV需要予測：
2020年でも
130万台
①先進国市場
成熟した安定市場
多様化するユーザーや社会ニーズ
シーズ技術・量産・実排ガス/実用化評価まで一貫した取り組み
により３０％セリウム低減目標を実排ガス評価で実証！
・CSMワールドワイド
セリアの使用量低減・代替PJの成功
耐熱性アルミナ・高機能セリア適用による
セリア貴金属削減効果
日本企業の国際的な競争力の確保
成果の概要
新規高性能
CO変成触媒への応用
理論計算で裏付けられた酸化セリウム（セリア）の優れた酸素吸蔵能と貴金属触媒安定化機能の原理に基づき、セリアの
もつポテンシャルを最大限に引き出した新材料の開発、そして現状セリアと同等機能を有する代替材料の開発を行いま
した。具体的に次の３つの技術項目について、研究を推進しました。
高性能
セリアを
応用
開発触媒
基準触媒
①材料設計：マルチスケールシミュレーション
OSC機能解明、
シンタリングシミュレータによる耐久性予測、最先端計測技術による微細構造解析
②セリウム低減のためのシーズ技術開発：ナノテク材料創製
ナノ粒子化、面指数制御、セリア複合化、表面修飾、貴金属担持制御、高耐熱性アルミナ
③実用触媒の観点に基づく評価指針と実用化検討：実排ガス実車評価
自動車メーカーによる実車開発の立場から本研究開発を牽引
①最先端シュミレーション・計測技術
高性能セリアの開発に成功
プロジェクト参加機関
水素製造関連ビジネスへの展開も可能
東北大学 名古屋大学 熊本大学 北海道大学 （株）ルネッサンス・エナジー・リサーチ 宮城県産業技術総合センター
第一稀元素化学工業（株） （株）本田技術研究所 （独）産業技術総合研究所 八戸工業高等専門学校
セリアの機能向上
代替セリア開発
③実排ガス・
実車評価
問い合わせ先
（独）
新エネルギー・産業技術総合開発機構
電子・材料・ナノテクノロジー部 TEL：０４４−５２０−５２２０
②ナノテク材料創製
Nanotech リーフレット /「けんこう」Ａ4_4P（2-3）
No.06_ タイトル
セリウム低減のためのシーズ技術開発：
ナノテク材料創製
技術内容
グラフト法による酸化鉄機能の
向上とセリアの大幅削減の実現
プロジェクトの目的
ソルボサーマル法・金属ドーピングに
よるセリアOSC能の大幅向上
１９７７年のトヨタ自動車による世界初の三元触媒システム実用化以来、日本発の自動車用触媒技術が世界を常にリード
しており、それが国際競争力の源泉となっています。本プロジェクトは、新興国メーカーとの開発競争激化と中国のレアア
ース輸出規制・価格高騰により、三元触媒に不可欠な助触媒である酸化セリウム（セリア）の性能向上技術・代替材料技術
開発によるセリア使用量削減が国際競争力維持・向上、資源セキュリティ確保のため緊急の課題となったことを背景に進
められました。
１年間の短期緊急プロジェクトではありますが、基準量産セリアに比べ高い酸素吸蔵（ＯＳＣ）能をもつ改良セリアの開発
だけでなく、実際にセリア使用量３０％低減ハニカム触媒を作成すること、代替材料としては、標準触媒と同等のＯＳＣ能
を達成すること、いずれの材料についても、実排ガスでのハニカム触媒性能評価を行い、低減目標を実排ガスで実証する
ことを目的としています。
Zr4+-CZ+コドーピング
Zr4+-By+コドーピング
Zr4+-AX+コドーピング
Zr4+とAX+、By+、CZ+の
コドーピングによりOSCと
耐熱性を飛躍的に向上
純セリア
0
OSC 大
低速度
OSC 小
高速度
OSC 大
高速度
200
3
1000
400
600
800
OSC
（μmol-0₂・g）
技術内容
20
40
2θ/°
反応速度論解析
触媒
モデル
1.5
標準触媒
1
1.5
2
1200℃のAir処理でもα 化
しない耐熱性 γ-アルミナ
実用触媒の観点に基づく評価指針と実用化検討：
実排ガス実車評価（シャシダイナモ、エンジンダイナモ）
技術内容
５連活性試験装置に
よるサンプル触媒性能評価
調高速量子
分子動力学法
メソ・マクロ
シミュレータ
OSC 機能解明
材料特性予測
シンタリング特性を
予測
先端計測（超高分解TEMなど）
による構造解析支援
80
1200℃30 時間 air
新規開発セリア用マルチスケール計算科学シミュレータ
シンタリング・シミュレータ
60
700℃24 時間
（加湿条件）
2
密着性ナノ界面
酸素移行加速効果
1200
使用前
標準触媒
2.5
材料設計：マルチスケールシミュレーション
耐熱性アルミナ担体を活用する
高機能・高耐久触媒開発
強度/a.u.
自動車用三元触媒に不可欠な酸化セリウムの
性能向上技術・代替材料開発により、
セリウムの使用量を削減する
実排ガス試験装置による
小型ハニカム触媒性能評価
実車モード試験装置による
大型ハニカム触媒性能評価