東京理科大学が新型水素発生触媒を開発、少量の貴金属で白金同等の性能を実現

記事の要約

• 東京理科大学が高性能な水素発生反応触媒を開発
• 白金と同等の性能を示すパラジウム配位ナノシートを作製
• 少量の貴金属で効率的な水素製造を実現

新型パラジウム配位ナノシートの開発成功

東京理科大学研究推進機構総合研究院の前田啓明講師と西原寛教授の研究グループは、2024年11月28日に高性能な水素発生反応触媒の開発に成功したことを発表した。気液界面合成と電気化学的酸化法を用いた簡便な手法により、少量のパラジウムで白金と同等の触媒性能を示すビス（ジイミノ）パラジウム配位ナノシートの作製に成功している。

開発されたビス（ジイミノ）パラジウム配位ナノシート（PdDI）は、電流密度が10 mA/cm2に達するオーバーポテンシャルが34 mV、交換電流密度が2.1 mA/cm2という優れた性能を示すことが確認された。このナノシートは化学構造中に金属イオンが疎に配置されているため、従来よりも少ない貴金属量で高い触媒性能を実現できる特徴を持っている。

本研究成果は国際学術誌「Chemistry A European Journal」にオンライン掲載され、同誌掲載号のCover Featureにも選出された。カーボンニュートラル社会の実現に向けて、環境負荷の低い水素エネルギーの効率的な生産を可能にする重要な技術的進展として注目を集めている。

パラジウム配位ナノシートの特徴まとめ

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水素発生反応（HER）について

水素発生反応（HER）とは、水の電気分解により水素を生成する化学反応のことを指す。主な特徴として以下のような点が挙げられる。

• 環境にやさしい持続可能な水素製造法
• 効率的な触媒が必要不可欠
• 従来は高価な貴金属触媒が必要

水素発生反応の効率を高めるためには、高性能な電極触媒の開発が重要となっている。従来の触媒は高価な貴金属を多く使用する必要があったが、新開発のパラジウム配位ナノシートは少量の貴金属で高い触媒性能を実現し、効率的な水素製造を可能にする画期的な技術となっている。

パラジウム配位ナノシートの開発に関する考察

パラジウム配位ナノシートの開発成功は、水素社会実現への大きな一歩となる可能性を秘めている。特に従来の白金触媒と同等の性能を少量の貴金属で実現できる点は、コスト面での課題解決に大きく貢献するだろう。今後は実用化に向けた耐久性試験や大規模生産技術の確立が重要な課題となる。

気液界面合成と電気化学的酸化法を組み合わせた簡便な製造方法は、工業的な量産化への道を開く可能性がある。一方で、触媒の長期安定性や製造工程の最適化、品質管理など、実用化に向けては更なる研究開発が必要となるだろう。生産コストの低減と性能の安定性確保が今後の重要な課題となる。

本技術の実用化により、再生可能エネルギーを利用した水素製造が効率化され、カーボンニュートラル社会の実現に大きく寄与することが期待される。今後は産学連携による実証実験や、さらなる性能向上を目指した研究開発の加速が望まれる。特に実環境下での性能評価や、様々な運転条件での安定性検証が重要になるだろう。

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