水を電気分解して水素を製造する方法は、長い間、消費電力や水素製造コストが高いなどの課題があり、「究極のエネルギー」と呼ばれる水素エネルギーの普及・活用が制限されてきました。 9月18日、記者らは湖南省長沙市翔江新区で、紫金鉱業新能源新材料技術（長沙）有限公司の劉英博士のチームと華南理工大学の陳宇教授のチームが、従来の水素製造技術である水の固体酸化物電気分解と比較して、水素製造用水の固体酸化物電気分解の水素生成率を大幅に向上できるセシウム元素を含む新材料を開発したことを知った。高効率かつ低エネルギー消費で水素エネルギーを生産する新たな道を提供することが期待されています。

この成果はこのほど、国際エネルギー誌「American Chemical Society Energy Letters」に掲載された。

最もクリーンな水素製造技術およびエネルギー貯蔵形態として、水素製造のための水の電気分解は、電力消費量と水素製造コストが高いため、わずか 1% しか占めていません。水の電気分解による水素製造のコストをいかに削減するかは、業界が直面する大きな課題であり、真にゼロカーボンエネルギー移行を達成するための鍵となります。

Liu Ying のチームは、Zijin Mining のルビジウム、セシウム、その他の資源の利点を新エネルギー分野に応用することに重点を置いています。ルビジウムとセシウムは強い化学活性と優れた光電効果特性を有しており、水を電気分解して水素を生成する過程でこれらの特性が発揮されることが期待されると提唱した。プロジェクトチームは、華南理工大学のChen Yu教授のチームと協力し、比較と試行を繰り返し、新しい複合材料を合成した。実験の結果、この新しいセシウムドープ電極材料は非常に高い電気化学反応性を示し、中低温環境での電気分解プロセスの操作が可能となり、電気化学的性能と電解水素製造の安定性が大幅に向上し、それによって運転コストが大幅に削減されることがわかりました。

「アルカリ電池やプロトン膜電解槽などの従来の電解水素製造技術の一般的な電流密度は1平方センチメートルあたり0.5～1.5アンペアですが、試験結果は1平方センチメートルあたり2.85アンペアに増加しました。これにより、電解槽材料の消費量と生産コストが大幅に削減され、耐用年数が延長され、水素エネルギーの効率的な生産を加速する上で大きな助けとなることが期待されています。」劉英は言った。同時に同氏は、紫金鉱業が所有する湖南省道仙県にある祥源硬岩リチウムポリメタル鉱山には、関連する酸化ルビジウムが49万トン、酸化セシウムが8,000トンあると述べた。この研究成果が広く応用できれば、ルビジウムやセシウムの小型金属資源の利用問題を有効に解決することができる。

報道によると、紫金長沙新エネルギー技術有限公司は今後、水の電気分解による水素製造におけるルビジウムの試験や、ペロブスカイト太陽電池へのルビジウムとセシウムの応用をさらに研究する予定だという。