いかに短い時間で、大量に効率よく水素をつくるか ― 燃料電池の課題に応える。
エネルギー問題の解決に向けては、さまざまな方策やアプローチがありますが、鍵となる技術のひとつに「エネルギー効率の向上」が挙げられます。高村研究室は、高度なエネルギー変換をかなえる機能性材料とデバイス―それらの実現可能性を視野に置いた研究開発に取り組んでいます。
これからのエネルギーシステムとして家庭用燃料電池が注目されています。この発電効率の向上には、燃料電池自身の改良に加えて、高純度の水素をいかに大量に効率よく製造するかが重要です。現在は、メタンを主成分とする天然ガスに、高温の水蒸気を反応させてつくる水蒸気改質法（化石燃料から水素を取り出すことを改質と呼ぶ）が採用されていますが、起動時間が長いなどの課題がありました。高村研究室では、空気中の酸素とメタンを反応させる部分酸化改質法に着目。独自開発した「酸素透過性セラミックス」を組み上げた小型の水素製造器を開発しました。この透過膜は、セリウムを含むセラミックスを微細化・薄膜化することで、酸素をイオン化させる箇所を増やし、透過する速度を高める事に成功したもので、非常に高い酸素分離能力を有しています。もちろん起動性にも優れ、純酸素を利用することで従来と同じぐらいの改質効率が得られます。さらに、酸素分離膜は二酸化炭素排出量の削減に有効な酸素富化・純酸素燃焼への応用も期待されています。

固体の中をイオンが動く現象を、燃料電池の低温作動化に活かす。
燃料電池には数種の方式がありますが、ごく最近、家庭用として実用化されたタイプに「固体酸化物形燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell ;SOFC）」があります。今後の開発目標としては、高いエネルギー変換効率を保ったまま、作動温度（現在は約750℃）を低下させることが掲げられています。高村研究室では、新しい固体電解質材料の開発を始め、SOFCの低温動作化に向けた試みを重ねています。こうした研究開発の礎となっているのは、固体の中をイオンが動く現象を科学する「固体イオニクス」であり、それに対する理解と知見が高村研究室の強みです。
また、超高圧・高温（6万気圧・1100℃）という環境下での、新材料の探索にも積極的に取り組んでいます。目指すは「水素エネルギー社会」を実現するための機能性材料の開発。環境低負荷、持続可能な社会に向けて、材料の新しい可能性を見出す挑戦を続けています。