グリーンエネルギーの分野から新たな発見がまたひとつ。理化学研究所の研究者らは、水素製造におけるイリジウムの使用量を95%削減する触媒を発見した。研究者らは、カーボンニュートラルな水素経済の発展における持続可能性の向上が期待できる。
日本の理化学研究所持続可能資源科学研究センター（CSRS）は、水素電解装置におけるイリジウムの必要量を削減する触媒を開発した。PEM電解は、いくつかの制約により、大規模利用に対応できていない。通常、電気化学反応は過飽和酸性媒体で最もよく機能し、イリジウムなどの希土類金属が触媒として最適とされている。しかし、イリジウムの不足がこれまでグリーン水素の生産を妨げてきた。
この点に関して、CSRSの主任研究員である中村隆平博士は、「 PEM電解をテラワット規模に拡大するには、40年分のイリジウムが必要となり、これは明らかに非現実的で、持続可能性も極めて低い」と述べた。
グリーン水素製造における課題
水の電気分解は、酸素分子と水素分子を分離する環境に優しい電気化学プロセスです。この方法で生成された水素は貯蔵して後で使用することができます。
水素とPEM（プロトン交換膜）を組み合わせたものは、電気自動車の動力源となるエネルギー貯蔵に適している。しかしながら、いくつかの制約があるため、PEM電解の生産は大規模な利用には対応できない。
ハイライト：理化学研究所の革命的触媒 イリジウム使用量を95%削減
- その 新しい触媒 is 酸化マンガン基板上に散りばめられたイリジウム原子をベースにしています。
- 耐腐食性のあるプラチナコーティングされたチタンメッシュに電気化学的に堆積されています。
- その この配置の形状は最適である イリジウムの場合、最小量のイリジウムを使用して最高の触媒特性が得られるため最適です。
- さらに、くっついたり固まったりしないので、水素生成が 効率性を維持する プロトン交換膜（PEM）電解装置内。
- 最もよく知られている有効性（94％）を持つバージョンが使用されています。これにより、1000 mA / cmの酸性環境で反応を維持できます。2 ひと月ほど。
- 転送された電荷量はほぼ 100倍大きいです。 これはこれまでのどの実験よりも大きなものです。
- 水電解用のPEM電解装置テストでは、安定性を維持できる可能性が示されました。 82か月間、劣化なしで4%の効率を実現.
- 電気分解された水は、他の非生の金属物質と比較して10倍に増加しました。
- 結果は、構造を変更することで反応の安定性を 40 倍以上向上できる可能性を示しています。
- プラナーはマンガンとより強い結合を持ち、 結晶中の平面酸素の量は触媒の安定性に良い影響を与える。.
「希少金属電解槽と一般金属電解槽の間のギャップを埋める方法が必要です。そうすることで、長年にわたって段階的に、完全に持続可能なグリーン水素への移行を実現できるのです」と中村博士は述べています。
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新しい触媒の将来性
「安定性が向上したにもかかわらず、活性が低下することはありませんでした。これは通常起こりがちなことです。地球上に豊富に存在する触媒を用いて200mA/cm2の電流密度で水素を生成するPEM水電解装置は、非常に効率的です」と、本研究の共同筆頭著者であるShuang Kong博士は述べています。
最終的に、理研の触媒は水素製造におけるイリジウムの使用量を 95% 削減し、イノベーションの潜在力を強調します。
