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公開番号2025105166
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223526
出願日2023-12-28
発明の名称金属錯体、イミダゾリウム塩およびアンモニア燃料電池
出願人TDK株式会社,国立大学法人東京大学
代理人個人,個人,個人
主分類C07F 15/00 20060101AFI20250703BHJP(有機化学)
要約【課題】耐久性の良好なアンモニア酸化触媒として使用できる金属錯体を提供する。
【解決手段】金属原子と、配位子とからなり、前記配位子が式(1-1)または式(1-2)で表される三座配位子(式中のR₁～R₅は、それぞれ水素原子または置換基)を含み、三座配位子の有するカルベンと、ピリジン環を形成している窒素原子と、ピリジン環に結合しているカルボキシレートの酸素原子とが、金属原子に結合している、金属錯体とする。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
金属原子と、配位子とからなり、
前記配位子が、下記式（１－１）または下記式（１－２）で表される三座配位子を含み、
前記三座配位子の有するカルベンと、ピリジン環を形成している窒素原子と、ピリジン環に結合しているカルボキシレートの酸素原子とが、前記金属原子に結合している、金属錯体。
TIFF
2025105166000018.tif
68
170
（式（１－１）および式（１－２）において、Ｒ
１
～Ｒ
５
は、それぞれ水素原子または置換基を示す。）
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
式（２－１）で表される、金属錯体。
TIFF
2025105166000019.tif
80
170
（式（２－１）において、Ｌ
１
～Ｌ
３
は、それぞれ単座配位子を示す。Ｘは、一価の陰イオンとなりうる化合物を示す。）
【請求項３】
式（２－２）で表される、金属錯体。
TIFF
2025105166000020.tif
72
170
（式（２－２）において、Ｌ
１
～Ｌ
３
は、それぞれ単座配位子を示す。）
【請求項４】
Ｌ
１
～Ｌ
３
が、全てイソキノリンである、または全てフタラジンである、請求項２または請求項３に記載の金属錯体。
【請求項５】
Ｌ
１
およびＬ
２
が、イソキノリンまたはフタラジンであり、Ｌ
３
が、アンモニアである、請求項３に記載の金属錯体。
【請求項６】
式（３）で表される、イミダゾリウム塩。
TIFF
2025105166000021.tif
65
170
（式（３）において、Ｒ
１
～Ｒ
５
は、それぞれ水素原子または置換基を示す。Ｘ
－
は、一価の陰イオンを示す。）
【請求項７】
Ｒ
１
～Ｒ
５
が、全て水素原子である、請求項６に記載のイミダゾリウム塩。
【請求項８】
アンモニアを含む燃料を使用する燃料電池であって、
アンモニア酸化触媒を含有するアノードを有し、前記アンモニア酸化触媒が、請求項１に記載の金属錯体を含む、アンモニア燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属錯体、金属錯体の配位子として使用できるイミダゾリウム塩、およびアンモニア燃料電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
これまで、主たるエネルギー源は、化石燃料であった。しかし、近年、二酸化炭素の排出量を削減するために、再生可能エネルギーの活用が強く求められるようになってきている。
水素燃料電池は、水素を燃料として使用するものであり、発電時に二酸化炭素を排出しないことから、注目されている。しかしながら、水素は、貯蔵および運搬が困難であるという不都合がある。このことが、水素燃料電池を活用する際の課題となっている。
【０００３】
水素を貯蔵および運搬する方法として、アンモニア、圧縮水素、液化水素などをエネルギーキャリアとして用いる方法が検討されている。アンモニアは、容易に液化でき、７０ＭＰａでの体積エネルギー密度が、圧縮水素の２．９倍、液化水素の１．７倍と高い。このため、アンモニアは、次世代のエネルギーキャリアの材料として期待されている。
【０００４】
また、近年、エネルギー源として、アンモニアを用いることが注目されている。アンモニアは、水素と同様に、燃焼時に二酸化炭素を排出しない。このため、アンモニアを火力発電の燃料として使用することにより、二酸化炭素の排出量を削減する技術が検討されている。
【０００５】
また、アンモニアを燃料として使用するアンモニア燃料電池は、高いエネルギー効率の達成が期待できる。従来、アンモニア燃料電池としては、例えば、特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。特許文献１には、ルテニウム錯体をアノードの触媒に用いるアンモニア燃料電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０２０／１８４２５６号
国際公開第２０２１／１７７３５９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アンモニア燃料電池において、アンモニアを燃料として使用するためには、アンモニアを酸化して窒素とする必要がある。従来のアンモニア燃料電池において、アンモニアを酸化する際には、アンモニアから水素イオンと電子を取り出すアンモニア酸化触媒が用いられている。アンモニア酸化触媒としては、ルテニウム錯体などの金属錯体がある。
しかし、従来のアンモニア酸化触媒は、耐久性が不十分であり、耐久性を向上させることが要求されている。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多くのアンモニアを酸化できる耐久性の良好なアンモニア酸化触媒として使用できる金属錯体を提供することを目的とする。
また、本発明は、耐久性の良好なアンモニア酸化触媒として使用できる金属錯体を製造する際に、金属錯体の配位子となる化合物として使用できるイミダゾリウム塩を提供することを目的とする。
また、本発明は、本発明の金属錯体をアンモニア酸化触媒として含有するアンモニア燃料電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
本発明の一態様に係る金属錯体は、金属原子と、配位子とからなり、
前記配位子が、下記式（１－１）または下記式（１－２）で表される三座配位子を含み、
前記三座配位子の有するカルベンと、ピリジン環を形成している窒素原子と、ピリジン環に結合しているカルボキシレートの酸素原子とが、前記金属原子に結合している。
【００１０】
TIFF
2025105166000001.tif
68
170
（式（１－１）および式（１－２）において、Ｒ
１
～Ｒ
５
は、それぞれ水素原子または置換基を示す。）
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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