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錆を用いて水素燃料の生産効率を25倍向上させる画期的な方法が発見される。

水素燃料は化石燃料への依存などの問題を解決可能として現在、注目されています。しかしそれには安価で低燃費で水素燃料を安価で生産しなくてはならないという課題があります。新しい研究はその問題を解決できるかもしれません。

東京理科大学の勝又健一教授率いる研究チームは錆と光を使用して有機廃棄物溶液からの水素生成を高速化する新しい手法を特定しました。これは従来の二酸化チタンを触媒とした生成法の25倍の効率化です。

「この触媒を使用して水素を生成することに本当に驚きました」と、勝又健一教授は声明で述べました。「酸化鉄のほとんどは水素に還元されることが知られていないためです。その後、α-FeO​​OHを活性化する条件を検索し、多くの研究が、酸素が励起電子を捕獲することにより水素生成を抑制することを示したため、これは2番目の驚きでした。」

水素を用いた発電には温室効果ガスを発生させず、H2Oのみを廃棄物として排出するという利点があります。しかし、現在も化石燃料がエネルギー産業業界を支配しているのには理由があります。

第一に水素は引火性が高く、長期間保存し続けると、金属内部に水素が侵食し、もろくなる水素脆化が発生し水素が漏れ出すため爆破の危険が生じます。第二に水素は基本的に自然界には存在しません(大体がH2Oの形を取る)。そのため水を電気分解するなどして生み出さなくてはなりません。その電気を作るために化石燃料を使うため、かえって効率が悪くなるという問題があります。

科学者は何十年もの間、水素燃料を安価で効率的に安全に生成する方法を模索していました。これを達成する最も有望な方法の1つは、光を使用して反応を高速化し、水分子を酸素と水素ガスに分解するソーラー駆動プロセスでした。

研究チームはこの反応に安価で入手しやすい、かつ効率を向上させることができる触媒を用いることを思いつき、選考の結果、α-FeO​​OHと呼ばれる錆の形が最適と特定し、実験の結果、ガスクロマトグラフィー質量分析法を使用することでα-FeO​​OHが以前の研究で使用された二酸化チタン触媒よりも25倍活性で、400時間以上安定して水素を生成できることがわかりました。

この最新の研究はクリーンエネルギーに関する重要な前進を示していますが、前述した課題を全て解決できるわけではなく、さらなる研究が必要です。

「光誘起α-FeO​​OHの活性化における酸素の特定の機能はまだ明らかにされていません。したがって、メカニズムの探求は次の課題です。」と、勝又教授は述べました(触媒から酸素が除去されたとき、実験は失敗しました)。

この研究はChemistry – A European Journalに掲載されています。

参照:sciencealert