水素は酸素と水しか排出しないため、次にグリーンなエネルギー源に最も近いと考えられています。グレー、ブルー、グリーンの水素を生成する方法は様々です。生成される水素のプロセスと種類は、エネルギー源と炭素排出量によって異なります。 緑色の水素 生産はCO2を排出しない最も環境に優しい方法です。そのため、研究者は活性MXeneから強化されたグリーン水素生産への道を模索しています。
研究チームは、 韓国科学技術研究所 （KIST）主導 アルバート・ソンスー・リー博士 グループとの協力により チョン・ミン・ク教授 成均館大学の研究者は、酸化的に 安定したモリブデンベースのMXene 陰イオン交換膜水電解装置における電気触媒担体として。
最近発表された報告書では、 MXeneは酸化高電圧条件に対して安定している実験では、Mxene がグリーン水素を製造するための酸素発生反応電極材料として使用できることが示されました。これにより、生産コストも削減できます。
グリーン水素製造とMXeneの必要性
水を水素分子と酸素分子に分解するには、大量のエネルギーが必要です。反応のための表面積を大きくするナノスケールの微粒子触媒を使用すれば、プロセスに必要なエネルギーを削減できます。
しかし、時間の経過とともに触媒粒子が凝集するため、水素生成効率は低下します。これを防ぐために、主に炭素がカソードとして使用されますが、アノードの酸化反応中に炭素は CO2 に酸化されます。
そこで、Mxene というナノ材料を担体として利用します。金属原子 (Mo、Ti、Ta、Hf など) と炭素または窒素原子で構成されているため、導電性を示します。また、触媒の担体として適した 2D ナノ構造を有しています。これらの特徴により、水素製造に適しています。
別の研究では、 UTの研究者は鉄分を豊富に含む岩石から水素燃料を開発している.
ハイライト: アクティブMXenesによる強化されたグリーン水素生産
- MXenes はチタンベースであり、その原子的性質により水中で容易に酸化されます。このため、高い電気伝導性を維持できないという触媒固有の欠点が生じます。
- この制限を克服するために、研究チームは補助触媒としてモリブデンカーバイドベースのMXeneを開発しました。
- モリブデンベースの MXene は、モリブデン原子と表面の活性物質コバルトの間に強力な結合を形成します。
- 反応によって生じる化学結合により、水素生成量は 2.45 倍に増加します。
- 最新のチタンベースのMXene（10時間未満）の結果と比較すると、セルの耐久性は40倍向上しています。
- この新しいアプローチにより、グリーン水素の生産コストが削減されます。
- 大規模な水素製造プラントや発電所などに応用される。
別の グリーンエネルギーのブレークスルー：触媒により水素電解装置におけるイリジウム使用量を 95% 削減.
KISTのアルバート・ソンスー・リー博士はこう言う。 「MXeneを構成する元素を制御することで、グリーン水素製造環境に適した候補を見つけることができ、これにより酸化環境における安定したMXene担体を確保できました。」
「今後は、触媒効率と耐久性に優れた酸素発生電極触媒の開発を通じて、水素経済の活性化に貢献していきます。」 リー博士は付け加えた。
