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水電解用二極式電解槽および高効率触媒を開発 －昇温条件でも高活性な触媒、カーボンニュートラルに貢献－

　山口大学大学院创成科学研究科（工学系学域）中山雅晴教授と地方独立行政法人山口県産業技術センターの中邑敦博研究員らの研究グループは、水の電気分解において、工業電解を想定した電解槽と高効率触媒の開発に成功しました。
　化石燃料の枯渇や地球温暖化に対する悬念から、カーボンニュートラルは世界全体にとっての喫紧の课题になっています。この课题の前提となるのが水素社会の构筑です。水素社会では、水の电気分解(2贬₂翱→2贬₂+O₂)によってグリーン水素を製造することが望まれます。つまり、现在主流の水素製造技术では、化石资源が原料になっているため大量の颁翱₂が発生しますが、水电解ではその心配はありません。电力源に再生可能エネルギー（太阳光、风力など）を利用すれば、製造过程で颁翱₂を排出しないだけでなく、间欠性の再生可能エネルギーを水素として贮蔵することになります。贮蔵した水素を、内燃机関や燃料电池に利用すれば、颁翱₂フリーなエネルギーを获得できます。
　水素社会実现のため、世界中で水素製造コストを下げる努力がなされています。そのキーテクノロジーの一つが、水の电気分解に使用される电极（触媒）の高性能化です。阴极での水素発生反応、阳极での酸素発生反応に使用される电极（触媒）として、白金やルテニウム、イリジウムなどの贵金属がよく知られていますが、その希少性やコストに问题があります。このため、贵金属を用いない迁移金属の酸化物、水酸化物、层状复水酸化物による电极（触媒）の开発が盛んに行われています。しかし、これらは室温およびビーカースケールでの実験がほとんどであり、工业レベルの电流密度や昇温条件での情报は限定的です。
　本研究グループでは、工业电解を想定した二极式电解槽を开発し、昇温条件における电极（触媒）の性能评価を可能としました。また、二极式电解槽に适応可能な高効率触媒（ニッケル、スズ、鉄からなるバインダーフリーの复合体）を开発し、水电解の省电力化に成功しました。
　この研究成果は、アメリカ化学会の専門誌「The Journal of Physical Chemistry C」に公開されています。

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図1．开発した电解槽の构造と触媒の表面形态

図2．指示温度の30wt% KOH溶液中で記録された開発触媒の電解槽と未修飾ニッケルの電解槽におけるセル印加電流密度とセル電圧との関係

论文情报

• 論文題目：Water splitting in alkaline electrolytes at elevated temperatures using Nickel-, Tin-, and Iron-coated electrodes
• 著　者：Nobuhiro Nakamura, Maho Yamaguchi, Masaharu Nakayama*
• 掲載誌：The Journal of Physical Chemistry C
• D O I：