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記者は8月3日、南開大学電子情報光工学部の羅京山教授のチームとスペインのバスク大学の科学研究チームが、研究で重要な進歩を遂げたことを南開大学から知った。電気触媒作用により水を分解して水素を生成します。

共同チームは、金属担体の相互作用を利用して、アルカリ条件下で高活性な水素発生触媒を構築した。この触媒は、1平方センチメートルあたり5アンペアの高電流密度で1,000時間以上安定して動作することができ、商業的ニーズを満たしていると理解されている。陰イオン交換膜電気分解水電気分解水素製造技術の研究成果が、化学応用のニーズに応え、国際学術誌「Nature Communications」に掲載されました。

水素エネルギーは、低炭素で効率的でクリーンなエネルギーとして、世界的なエネルギー転換と気候変動への対処において重要な役割を果たしています。再生可能エネルギーから水の電気分解による水素製造に代表されるグリーン水素は、製造過程で温室効果ガスを発生せず、カーボンニュートラルの目標を達成するための重要な手段の一つとして広く注目されています。

Ru NP/TiN の合成の概略図。 （写真提供：取材対象者）

現在、電解水の水素製造技術としては、アルカリ水電解（ALK）と水の固体高分子電解（PEM）の２つの技術が比較的高い割合を占めています。このうち、ALK水素製造技術は製造コストが低く、工業化が成熟しているが、製造される水素の純度は高くなく、エネルギー効率も低い。 PEMの水素製造技術はエネルギー効率が高く、高純度の水素を製造できますが、コストが高くなります。陰イオン交換膜（AEM）水素製造技術は、高効率、低コスト、高速起動・停止などの利点を兼ね備えた第3世代の水電解水素製造技術と考えられています。電解槽は高電流密度で動作する必要があるため、システムの安定性が不十分であると、その産業用途が制限されます。

Luo Jingshan 氏は、高電流密度下でも長寿命で安定した性能を備えた触媒の開発が、AEM 水素製造技術において早急に解決すべき中心課題の 1 つであると紹介しました。

「私たちは、窒化チタンで担持されたルテニウムナノ粒子触媒を使用したAEM電解槽を組み立てました。これは、性能がほとんど低下することなく、1平方センチメートルあたり1、2、5アンペアの電流密度で1,000時間以上安定して動作することができます。」と最初の論文は述べています。著者のZhao Jiaさんは、南開大学電子情報光工学部の2021年度博士課程学生です。

「工業グレードの電流密度 5 アンペア/平方センチメートルで、私たちの研究結果は AEM 電解槽で効率的かつ安定して動作し、触媒の不安定性の問題を克服し、AEM 水素製造の大規模商業用途のニーズを満たします。」 Luo Jingshan同チームは今後もグリーン水素製造技術の自主的な研究開発への投資を継続し、科学技術成果の転換と実装をできるだけ早く推進し、ゼロカーボン社会の構築に貢献していきたいと述べた。低コスト、安​​全、信頼性の高いグリーン水素エネルギー供給システム」（張建新記者、白佳麗記者）