新潟大、世界最小エネルギーで水の電気分解に成功

世界最高水準の酸素発生電極との過電圧の比較。赤が今回開発した電極

　新潟大学自然科学系による研究グループは、超低過電圧で水を分解する高活性酸素発生触媒を開発し、世界最小のエネルギーで水を電解することに成功したと発表した。

　化石燃料に代わる新たなエネルギー源の1つとして水素が期待される中で、水の電気分解による水素生成技術の研究も進められている。しかし、電気分解を行なうための電解質水溶液槽である水電解セルでは、理論電圧である1.23Vに加えて、酸素発生電極と水素発生電極への過電圧が必要で、前者は現状では300mV程度と高いのが課題だった。

　研究グループでは、多孔性ニッケル基板とチオ尿素をともに焼成すると、窒化炭素に包まれた硫化ニッケルナノワイヤーが同基板上に析出することを発見。酸素発生電極として利用することで、32mVの超低過電圧での水の電解に成功した。

　分析によれば、硫化ニッケルナノワイヤーと電解質水溶液の界面に、触媒活性サイトとなるニッケル酸化物層が形成され、基板から効率的な電子輸送が行なえたことが要因だとしており、高水準な電極と比べても大幅に低い電圧での電解が可能だという。

　同グループでは、今回の結果が高効率な水素生成技術の実現につながるとしており、今後はこの水電解セルと太陽電池による、実用的な太陽光水素生成システムの開発を目指すとしている。