日本京都大學的北川宏教授與草田康平特定副教授與九州大學等合作，開發出了可以高效率電解水的新型觸媒。新觸媒是釕和銥組合而成的合金，與以往的觸媒相比活性更高，可以長時間促進反應。研發團隊計劃2030年前後將其嵌入製造氫氣的水電解裝置中，用來建立有助於削減溫室氣體的氫社會。
觸媒的CT影像，對表面結構進行了控制。（圖片由京都大學的北川教授和草田特定副教授提供）
氫是不產生二氧化碳（CO2）的清潔能源，不僅如此，還有望用作不產生二氧化碳的鐵礦石的還原劑。氫可以透過電解水生成，最近，利用再生能源電力、不排放二氧化碳的制氫法受到關注。歐洲由於再生能源的電力成本比較低，電解水制氫的技術取得了隊形變換，但在日本，這種方法的成本還比較高。
要想削減成本，電極使用的觸媒需要減量稀有金屬的使用量。酸性溶液被認爲適合水電解，但在產生氧氣的陽極上觸媒的金屬會溶出。要想防止金屬溶出，需要使用昂貴的銥。雖然也可以使用價格比銥低一些的釕，但耐久性存在課題。
新開發的釕與銥的合金觸媒。（圖片由京都大學的北川教授和草田特定副教授提供）
此次開發的是以釕爲基材的合金觸媒。研究團隊控制了觸媒的表面結構，以原子最密集的部分爲正面，從而抑制了氧化，金屬不容易溶出。另外還微量添加了性質穩定的銥，同時實施了高活性和耐久性。銥的含量僅佔整體的6％，因此還能削減成本。
實驗顯示，新觸媒的活性比以往的觸媒高出2位數左右，另外還應答，可以在這種狀態下連續反應120個小時以上。沒有控制表面結構的球狀釕銥合金在相同條件下不到1小時就會失去活性。此外研究團隊還發現，該觸媒作爲發生氫生成反應的陰極觸媒也具有高活性。
古屋金屬公司已開始研究量產此次開發的觸媒。另外，北川教授等人還考慮在該觸媒中添加其他元素，以提高性能。
日本政府計劃2050年之前實施溫室氣體淨零排放（碳中和）。2020年底制定的「綠色經濟增長戰略」將氫相關產業定位爲該戰略的支柱之一。在制氫產業中，水電解裝置的作用非常大。還有望向再生能源電價較低的海外出口技術。
如果想在日本國内普及氫能源，目標是到2050年之前在氫發電成本低於液化天然氣火力發電的標準條件下，將氣體單位體積的成本降至20日元，導入量預計爲2000萬噸左右。
日文：鈴木遊哉、《日經產業新聞》，2021年3月29日
中文：JST客觀日本編輯部
