プロトン交換膜（ペム）水電解技術は変動する再生可能エネルギー源と直接結合し、水素製造このアプローチは、送電網の安全性を確保するだけでなく、再生可能資源の再分配も可能にし、カーボンニュートラルを達成するための重要な技術的基盤となります。しかし、PEM水電気分解しかし、この技術は現在、アノード触媒として酸性条件下でも安定した貴金属であるイリジウムに大きく依存しています。イリジウムは地球上で最も希少な資源の 1 つであり、年間生産量はわずか 6 ～ 8 トンです。そのため、ペム ベースの水素生産の規模拡大には大きな課題が生じています。
これに対し、中村龍平教授率いる研究チームは、マンガン（ミネソタ）とイリジウム（イル）の特別な親和性を発見・利用し、安定性の高い原子分散型六価イリジウム触媒（IRVI は-騒ぎ）を開発しました。この新触媒は、高い活性と安定性を維持しながら、イリジウムの担持量を0.1 ミリグラム/cm²未満に抑え、PEM水電解における現在のイリジウム担持量（2～4 ミリグラム/cm²）より95％以上も低減しています。一般的に使用されているIr⁴⁺触媒と比較して、この新触媒はより高い原子価状態（イル⁶⁺）を持ち、γ-マンガン₂の表面に原子分散しています。イル⁶⁺状態はイリジウムの本来の活性と安定性を高め、原子レベルの分散によりイリジウムをほぼ100％利用することができます。研究チームは、Ir触媒の合成、構造特性、PEM水電解性能について包括的な分析を行い、MnとIrの相互作用を明らかにし、PEM電解装置におけるイリジウム負荷が0.1 ミリグラム/cm²未満の触媒の優れた性能を実証しました。
研究結果は、科学タイトルは「酸素発生触媒のためのMnO₂還元からの原子分散六価イリジウム酸化物」。責任著者はAilong LiとRyuhei Nakamuraで、第一著者はAilong LiとShuang Kongです。
