単一の白金原子を利用する新しい触媒は、再生可能エネルギー源の水素貯蔵を簡素化する可能性がある。この触媒は香港城市大学（CityU）の科学者によって開発され、インペリアル・カレッジ・ロンドンの同僚によってテストされたもので、安価かつ大規模に使用できる可能性がある。
香港城市大学が開発し、ロンドンのインペリアル・カレッジでテストされた単一のプラチナ原子を使用した新しい触媒は、再生可能エネルギー源を使用した水素の貯蔵をより簡単かつ経済的にすることを約束します。この技術革新により、白金原子が硫化モリブデン上に分散され、白金の使用量が削減され、電解効率が向上します。
共著者であるインペリアル・カレッジ・ロンドン化学科のアンソニー・クセルナック教授は、「英国の水素戦略は、2030年までに低炭素水素の生産能力を10ギガワットとするという野心的な目標を掲げている。これを達成するには、安価で生産が容易で効率的な水素貯蔵の生産を増やす必要がある。新しい電極触媒はこれに大きく貢献し、最終的には英国が正味ゼロ排出という目標を達成するのに役立つ可能性がある」と述べた。 2050年。」
風力や太陽光などの再生可能エネルギー源による発電は急速に成長しています。ただし、生成されたエネルギーの一部は、気象条件が風力や太陽エネルギーの利用に適さない場合に使用できるように貯蔵する必要があります。有望なアプローチの 1 つは、水素の形でエネルギーを貯蔵し、後で使用するために貯蔵および輸送できるようにすることです。
これを行うには、再生可能エネルギーを使用して水分子を水素と酸素に分解し、エネルギーは水素原子に蓄えられます。これには、電気分解としても知られる水分子の分裂反応を刺激する白金触媒の使用が必要です。ただし、白金はこの反応の優れた触媒ですが、高価で希少であるため、システムのコストを削減し、白金の抽出を制限するには、その使用を最小限に抑えることが重要です。
Nature に掲載された最近の研究では、チームはプラチナの使用量をできる限り少なくした触媒を設計およびテストし、その結果、効率的でありながらコスト効率の高い水分離プラットフォームが完成しました。
香港城市大学の主任研究員である張華教授は、「電極触媒による水の分解によって生成される水素は、近い将来化石燃料に代わる最も有望なクリーンエネルギー源の1つであると考えられており、環境汚染と温室効果を削減できる」と述べた。
テストツール
このチームの技術革新には、単一原子のプラチナを硫化モリブデン (MoS2) フレークに分散させることが含まれます。これにより、既存の触媒よりも使用する白金の量が大幅に削減され、白金がモリブデンと相互作用して反応がより効率的になるため、性能も向上します。
ナノシート支持体上で薄い触媒を成長させることにより、CityU チームは高純度の材料を作成することができました。インペリアルのクチェナク教授の研究室はその後、材料を特性評価し、触媒がどのように機能するかを決定するための方法とモデルを開発しました。
帝国チームは、この触媒を扱うためのいくつかの技術を特別に開発していたため、厳密なテストを実行するためのツールを持っていました。 Kuchenak 教授と彼の同僚は、水素フロー電池を専門とする RFCPower など、これらの技術に基づいたいくつかの企業を設立しました。
水素を使う
再生可能エネルギーが水素の形で貯蔵された後、それを電気として再び使用するには、酸素分解反応の副産物として水蒸気を生成する燃料電池を使用した変換が必要です。最近、クチェナック教授らは、白金ではなく鉄をベースとした、この反応用の単一原子触媒を発見しました。これにより、技術のコストも削減されます。
クチェナク教授が率いる別のスピンオフ企業ブランブル・エナジーは、自社の燃料電池でこの技術をテストする予定だ。したがって、再生可能エネルギーを水素に変換して貯蔵するのに役立つ単一原子触媒と、そのエネルギーを後で電気として放出するのに役立つ単一原子触媒の両方が、水素経済を現実に近づける力を持っています。