新しい水

オーストラリアの科学者らは、現在の大規模水素製造業者が愛用している高価で希少なルテニウム、プラチナ、イリジウム触媒の代わりに、簡単に入手できる鉄とニッケル触媒を使用して、水から水素を分離するはるかに安価で効率的な方法を開発したと主張している。文字通り何千倍も高価です。

圧縮水素燃料がガソリンと同じくらい一般的なエネルギー源となり、燃料電池車が輸送手段の中で内燃機関や電気自動車と並んで位置するようになる「水素経済」のアイデアの発展について多くのことが注目されています。

昨日、私たちはオーストラリアで生産された水素を日本でクリーンエネルギーとして利用するために海を渡って運ぶように設計された世界初の液体水素輸送船について書きました。 しかし現在、オーストラリアは可能な限り最も汚い方法の一つで水素を製造している。それは褐炭を使用することである。このプロセスでは、3トンの圧縮液体水素を製造するのに160トンの石炭が必要で、副次的に100トンもの膨大な二酸化炭素が発生する。製品。

特に日本と韓国における「クリーンエネルギー」の水素のパイは、今後数十年間で数兆ドルの価値があると推定されているため、多くの探鉱者が巨額のエネルギー輸出のチャンスを嗅ぎつけているが、現実的には、より環境に優しいエネルギーが積み重なるまでは難しい。水素を製造する方法と同様に、この物質を大量に製造する場合の環境コストは膨大になる可能性があります。

水素を製造する「環境に優しい」方法は、電気分解を使用して水から水素を分離することです。 一対の電極が入った容器に水を入れ、電力を供給します。 酸素はアノードに集まり、水素はカソードに集まります。このプロセスに投入した電気が持続可能な方法で生成されたものであれば、おめでとうございます。ディーゼル トラックで運ばない限り、適切なグリーン水素を手に入れたことになります。船や船の圧縮や超冷却に使用するエネルギーも環境に優しいものです。

これまでの問題は、水の分解に費用がかかり非効率的であり、緑色の水素が茶色の水素、さらにはガソリンと競合するのが難しいということでした。 こうしたことから、オーストラリアの 3 つの主要大学 (UNSW、グリフィス、スウィンバーン) にまたがる研究チームによるこの最近の成果は、興味深く重要なものとなっています。

Nature Communicationsに掲載された論文の中で、研究チームは「ニッケルと酸化鉄の界面を持つヤヌスナノ粒子触媒」を使用して炭素触媒上の高価なプラチナを置き換えることに成功し、その結果得られた回路は水を分解することができたと述べた。 「私たちの知る限り、これまでで最高のエネルギー効率 (83.7 パーセント) が報告されています。」

「私たちが行っているのは、電極を触媒でコーティングしてエネルギー消費を削減することです」とUNSW化学大学院のChuan Zhao教授は言います。 「この触媒には、鉄とニッケルが原子レベルで出会う小さなナノスケールの界面があり、そこが水の分解の活性点となります。ここで水素が酸素から分解されて燃料として捕捉され、酸素は環境に優しい廃棄物として排出されます。」

「ナノスケール界面はこれらの材料の特性を根本的に変えます」と彼は続けます。 「我々の結果は、ニッケル鉄触媒が水素生成に関して白金触媒と同じくらい活性であることを示しています。さらなる利点は、当社のニッケル鉄電極が水素生成と酸素生成の両方に触媒作用を及ぼせることです。そのため、製造コストを大幅に削減できるだけでなく、地球上に豊富にある元素を使用しますが、触媒を 2 つではなく 1 つ製造するコストもかかります。」

この開発が大規模な水素製造のコストにどのような影響を与えるかはまだ分からないが、Zhao氏は非常に楽観的だ。「水素経済については長年話し合ってきたが、今回はそれが本当に到来しているようだ」。

また、オーストラリアのような国が、東京やソウルのスモッグレベルを大幅に下げることができる規模で、真に「グリーン」な水素の輸出国として十分な量の太陽光発電機や風力発電機を建設できるかどうかも、まだ分からない。 あるいは実際、そのような輸出に飢えている国々は、大量の水を燃料の形で海外に輸送することを後悔するだろう。 このゴムが国際的な水素サプライチェーンに載るまでは、ある程度の懐疑論が正当化されるようだ。

出典: ニューサウスウェールズ大学