水素製造のために有力な水电解法は、淡水を大量に消费するため、使用できる场所の条件が制限されます。本研究では、淡水を用いず、海水から直接水素製造を可能にするための、贵金属を使用しない高耐久性を持つ电极开発を行いました。
クリーンな水素製造法として、再生可能エネルギーを用いた水电解法が期待されています。しかし、この方法は大量に淡水を消费するため、豊富な水资源がある场所でしか使用できない悬念があることから、无尽蔵に存在する海水を直接使用できる水电解技术の开発が求められます。
海水を電解するときのアノード（陽極）反応は、酸素発生を起こすだけでなく、塩化物イオン由来の塩素ガスや次亜塩素酸なども同時に発生させます。このため、アノード用電極には塩素系の影響を受けにくい貴金属電極（酸化白金、酸化ルテニウム、酸化イリジウム）が多用されています。淡水を用いない海水电解技術の普及には、高価な貴金属電極の使用は望ましくありませんが、塩化物イオンと高い反応性を持ち、塩素や次亜塩素酸に弱い卑金属は、アノードとして耐久性がないという問題があります。
本研究では、9つの卑金属元素から构成された合金电极を开発し、水电解装置运転中の劣化の原因とされる电源の翱狈/翱贵贵に相当する加速劣化试験を行いました。その结果、太阳光発电を利用した场合、10年间以上アノード电解性能を维持できることが示唆されました。
本アノードの電解には、酸化イリジウムアノードよりも高電圧が必要ですが、淡水を使用しない直接海水电解は、「水電解には淡水が必要」という地理的制約を取り払い、再生可能エネルギーが豊富な場所、例えば海に面している砂漠地帯などでの水素製造促進に貢献すると期待されます。
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【題 名】 Durable high-entropy non-noble metal anodes for neutral seawater electrolysis
（海水中で耐久性のある高エントロピー卑金属アノード）
【著者名】 Fumiya Shiokawa, Aimi Asilah Haji Tajuddin, Tatsuhiko Ohto, Yue Yu, Takeshi Fujita, Hisanori Tanimoto, Zeyu Xi, Samuel Jeong, Yoshikazu Ito
【掲载誌】 Chemical Engineering Journal
【掲載日】 2023年12月9日
【DOI】 10.1016/j.cej.2023.147862
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