入力電力が変動するグリーン水素製造装置における水電解電極の耐久性を向上 ―界面ミクロ構造の制御により触媒層の剥離を抑制―

2023年5月11日 11:00 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇環境科学研究科
准教授　轟直人
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

再生可能エネルギーで生み出す変動する電力を用いて運転するアルカリ水電解水素製造装置の主な劣化要因の一つをほぼ完全に抑制することに成功しました。
簡易な熱処理により界面のミクロ構造を制御し、触媒層が剥離する起点を消失させ、構造を安定化させました。
水電解装置の長寿命化への貢献が期待されます。

【概要】

再生可能エネルギー由来の電力を用いて水電解法により製造された水素はグリーン水素と呼ばれ、環境に優しいエネルギー源としての普及が期待されています。太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーは気象条件や時間帯によって変動します。水電解装置の1つであるアルカリ水電解では、再生可能エネルギーで生み出す電力の変動によって電解用電極から触媒が剥離し、性能が著しく低下することが課題となっていました。

　東北大学大学院環境科学研究科の轟直人准教授、横浜国立大学先端科学高等研究院の長澤兼作准教授（研究当時、現産業技術総合研究所主任研究員）、同大学院理工学府の光島重徳教授らの共同研究グループは、簡易な熱処理により触媒層内部と触媒層・基板界面のミクロ構造を制御することで、剥離の起点となる欠陥を消失させ、触媒層の剥離をほぼ完全に抑制することに成功しました。本研究で用いた手法は様々な触媒や電極材料への応用が可能であると考えられ、将来的に水電解装置の長寿命化に貢献することが期待されます。

　本研究の成果は、日本時間2023年5月9日にアメリカ化学会が発行するACS Applied Materials and Interfaces誌に掲載されました。