東北大学原子分子材料科学高等研究機構の伊藤良一助教授、陳明偉教授らは、3次元構造を持つグラフェンによる高性能な水素発生電極を開発したと発表した。
水素は、利用過程で温室効果ガスが発生しないクリーンなエネルギー媒体として期待され、製造、輸送、貯蔵それぞれの面から技術開発が進められている。この中で、水素ステーションなどで水素を「その場発生」させて供給する方法に注目が集まっている。
このための水の電気分解法には、エネルギー利用効率の向上や電極の小型化などの課題がある。水素発生用電極材料としては、白金が最も優れているが、コストが高いことから白金に代えて、ニッケルなどの代替材料の開発が望まれている。
今回、平板電極と比べて単位触媒体積あたりの表面積を500倍程度まで増大させ、窒素と硫黄を少量添加した「3次元ナノ多孔質グラフェン」の作製に成功した。電極特性を測定した結果、水素発生電極として機能することを確認できた。
またこの電極は、白金代替金属として期待されているニッケルと同等の電気エネルギーで水素を発生することが明らかになった。この成果は、貴金属を含めた金属元素を含まない3次元ナノ多孔質グラフェン電極の有効性を示したもので、多孔性構造から大きな表面積を持つため、電極と、装置の小型化につながる可能性がある。
東北大学は「今後の水素利用促進に貢献することが期待される」としている。
