豊富な海水を電気分解して水素を

工業的に製造できるようにする合金電極を、

筑波大学などのグループが開発した。

チタンなど化学反応を起こしやすい

9つの卑金属元素で構成する。

加速劣化試験で10年以上は使える

耐久性を確認。

イリジウムなど高価な貴金属を用いなくてすむため、

海に面する砂漠地帯などで安価に

水素が作れる可能性があるという。

脱炭素が求められる昨今、

水素は化石燃料に代わるエネルギーとして

注目されている。

再生可能エネルギーを使って

海水を電気分解するのが手っ取り早いが、

海水中の塩化物イオンが電気化学反応を起こして

電極（陽極）が劣化するのを防ぐには、

イリジウムや白金、ルテニウムなどの

貴金属を材料として使う必要がある。

筑波大学数理物質系の

伊藤良一准教授（電気化学）らは、

コストの安い卑金属で耐久性のある

電極づくりを目指した。

5つ以上の多元素がほぼ同じ原子量で

溶けて均一に固まった「高エントロピー合金」は

強度と触媒能力が向上し、

化学反応に対する安定性が優れることに着目。

卑金属15の元素を候補として、

すべてを加えた合金の安定性を調べた。

塩水中で電流を流し、

溶けずに残った成分であるチタン（Ti）、クロム（Cr）、

マンガン（Mn）、鉄（Fe）、コバルト（Co）、ニッケル（Ni）、

ジルコニウム（Zr）、ニオブ（Nb）、モリブデン（Mo）

の卑金属9元素を、

産業で多用されるアーク溶解法という

不活性なガス中で合金にし、

2022年に発表した。

この合金電極を海水の塩分濃度に相当する

塩化ナトリウム水溶液と実際の海水に入れ、

電源のオンとオフを6000回繰り返す

加速劣化試験を行ったところ、

水溶液、海水ともに電解性能をそれぞれ97％、

92％まで保持できた。

1日1回電源がオンとオフになる

太陽光発電を利用した場合、

10年以上は電極の劣化がほぼ起きない

とされる高い耐久性が示された。

化学反応を起こしやすい卑金属でありながら

耐久性がある理由を、

シミュレーションによって解析した。

電極表面の酸化によって塩化物イオンが

表面へ吸着しにくくなるうえ、

水から酸素を発生させる触媒として

働く場所に塩素がくっつきにくくなり、

触媒活性が保たれるとみている。

卑金属合金は耐久性こそ高いものの、

酸化イリジウムに比べると高電圧が必要で

エネルギー効率が劣る。

伊藤准教授は「改善の余地はあるが、

淡水も貴金属も必要としない水素製造が

将来見込める」と話している。

　研究は名古屋大学や高知工科大学と共同で行い、

2023年12月9日付けの

国際学術誌ケミカルエンジニアリングジャーナル

に掲載された。