アルカリ条件下で活性の高い水素発生触媒

水素は二酸化炭素を排出しないクリーンなエネルギーとして注目されている。一方で、工業的に確立されている水素製造法は、化石燃料の改質によるものであり、製造に際し二酸化炭素を排出してしまう環境負荷の大きい方法であることが問題であった。これに対し、水の電気分解による水素製造は、太陽光や風力、バイオマス発電などにより得られる再生可能エネルギー源と組み合わせることで、環境負荷が小さい水素製造方法として期待されている。現在、カチオン交換膜を使用する固体高分子形水電解法が主流であり、酸性条件下で高い電流密度と水素発生反応（HER）活性が得られ、高効率で水素を生成することができる。しかしながら、水野電気分解と同時に触媒自体が分解されてしまう課題があり、高価な貴金属触媒が大量に必要となり、普及を妨げる一因となっている。これに対し、アニオン交換膜を使用する水電解法は腐食性が小さく、低コスト化ができる。しかしながら、アルカリ条件下でのHER活性は酸性条件下に比べ、低活性で電流密度が低く、触媒活性の向上が求められている。

これに対し、本発明者らは電解質／電極界面近傍に形成される電気二重層内のイオン種および水の機能に着目し、高活性・高耐久な電極触媒の研究開発を進めている。その結果、プリン塩基等の含窒素化合物でPtを修飾した場合、HER活性が向上することを見出した、さらに実用性の観点からPtを含窒素化合物であるindolizino[6,5,4,3-ija]quinolineで被覆で、HER活性が向上することを見出した。今後、本発明者らの研究開発が進むことでさらなるHER活性向上が期待される。