在利用可再生能源製造氫氣和化學燃料的技術中，水電解備受關注。由於電解液中即使殘留微量氯離子，也會產生有毒且具腐蝕性的氯氣，因此電解過程需要使用極高純度的水。然而，全球淡水資源短缺，因此亟需開發出一種即使使用含有微量氯離子的低純度水，也能在儘可能不產生氯氣的情況下進行電解的技術。
由日本國立研究開發法人理化學研究所（簡稱理研）環境資源科學研究中心的中村龍平團隊負責人領導的研究團隊發現，改變電解液中添加的鹼金屬離子種類，會顯著影響氯氣的最大產生速率。研究發現，當含有微量氯離子殘留的電解液中存在鋰離子（Li +）時，相比含有銫離子（Cs +）的情況，可使氯氣產生量減少33%。為瞭解釋這一現象，研究團隊提出了一種新模型：在電極周圍因溶質濃度梯度而產生的「擴散層」內側，還存在一個依賴於所添加鹼金屬離子種類的新擴散層。研究證實，與銫離子相比，鋰離子存在時這一新擴散層更厚，從而阻礙氯離子穿透，減少其到達電極的數量。
研究團隊提出的電極附近擴散層模型。在依賴於離子種類的原有擴散層內側，存在一個依賴於共存鹼金屬離子的新擴散層。
該成果提供了一個新見解，即氯離子的擴散速度會受到水溶液中離子與水分子形成結構的影響。作為將低純度水用於電解的技術基礎，有望為實現「可持續發展目標（SDGs）」做出貢獻。（TEXT：中條將典）
原文：JSTnews 2026年3月號
翻譯：JST客觀日本編輯部
