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- 藤田 武志教授らの研究グループが典型元素を利用した高活性アルカリ水電解触媒を開発
理工学群の藤田 武志教授、筑波大学数理物質系の近藤 剛弘教授、東京農工大学の山本 明保准教授らの研究グループは、典型元素を利用した高活性アルカリ水電解触媒の開発に成功しました。
温室効果ガスの排出量と吸収量が均衡したカーボンニュートラル社会の実現のためには、化石燃料の利用率の低減だけでなく、太陽光発電や風力発電などで生成した再生可能エネルギーを効率よく利用しなければなりません。また、再生可能エネルギーを利用して水を電気分解（水電解）して得られる水素（グリーン水素）の活用も、環境負荷を低減する上で重要です。水電解を効率よく行うために、酸素発生反応を促進する電極触媒が用いられます。現在は、ルテニウムやイリジウムのような希少で高価な貴金属が電極触媒に使用されていますが、我々の社会を持続的に発展させていくためには、より埋蔵資源量が豊富で安価な元素を利用した、新しい電極触媒材料の開発が不可欠です。
これまでに同研究グループは、このような新しい電極触媒材料となる可能性のある物質として、埋蔵資源量が豊富なホウ素と硫黄が１：１の組成比で構成される菱面体硫化ホウ素（r-BS）の合成を報告してきました。本研究では、r-BSをシート状の炭素であるグラフェンナノプレート（GNP）と複合化した、r-BS+Gの合成に成功しました。このr-BS+Gをアルカリ水溶液中での水電解の電極触媒材料として用いたところ、酸素発生反応に対して高い触媒活性が得られました。r-BS+Gの触媒活性をさらに向上させることで、実用的なグリーン水素製造装置への応用が期待されます。
この成果は、2023年7月8日、Chemical Engineering Journalに掲載されました。
藤田教授は「新材料には可能性があります。これからも新材料の開発に取り組んでいきたいです」と語りました。
詳細はプレスリリースをご参照ください。
藤田教授の研究紹介はこちらから
【参考図】
本実験の概要(a) r-BS+G試料の調製方法。r-BS+Gの(b)透過電子顕微鏡図と、(c)エネルギー分散型X線分光による元素マップ像。(d)リニアスイープボルタンメトリー（LSV）による電流密度の電位依存性。(e)グラッシーカーボン電極において、1.2-1.53Vのスキャンを500回行う前後でのr-BS+G試料に対する電流密度の電位依存性。
【掲載論文】
題 名： Boron monosulfide as an electrocatalyst for the oxygen evolution reaction.（酸素生成反応の電極触媒としての硫化ホウ素）
著者名： Linghui Li（筑波大）, Satoshi Hagiwara（筑波大）, Cheng Jiang（アーヘン工科大学）, Haruki Kusaka（筑波大）, Norinobu, Watanabe（筑波大）, Takeshi Fujita（高知工科大）, Fumiaki Kuroda（筑波大）, Akiyasu Yamamoto（東京農工大）, Masashi, Miyakawa（NIMS）, Takashi Taniguchi（NIMS）, Hideo Hosono（NIMS，東工大）, Minoru Otani（筑波大）, Takahiro Kondo（筑波大，東北大）
掲載誌： Chemical Engineering Journal
掲載日： 2023年7月8日
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