新研究: MXenesが酸素発生の触媒として金属酸化物より優れる、グリーン水素生産で

TokyoHZBの化学者ミシェル・ブラウンが率いる国際研究チームは、酸素発生反応の触媒の効率性と耐久性を向上させる上で重要な進展を遂げました。この研究では、層状材料であるMXenesに銅とコバルトの水酸化物を加えることで、新しい触媒を開発しました。これにより、従来の金属酸化物触媒を上回る性能を実現しています。この改良された触媒は、水分解電解槽で有用となり、持続可能な水素燃料に一歩近づく可能性があります。

MXenesは、チタンやバナジウムのような金属と炭素や窒素のような元素が組み合わさった材料であり、多くの内部表面積を持っています。この特性により、エネルギー貯蔵から触媒としての機能まで、さまざまな用途に対応できます。MXenesがこのような用途に適している理由には、以下の特性があります。

• 大きな内部表面積
• 優れた電荷貯蔵能力
• 化学修飾に対する柔軟性

チームは、特別なプロセスによって作られたMXene触媒が、効率性と耐久性の両方でニッケル酸化物よりも優れていることを発見しました。ニッケル酸化物はアルカリ性環境で急速に劣化し、電気をうまく伝導しません。しかし、MXene触媒は全く劣化せず、しかも継続的に使用することでさらに高い性能を発揮しました。

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これらの材料の安定性と性能は、ドイツのBESSY IIおよびフランスのSOLEILシンクロトロンでの徹底的な試験によって確認されました。走査型電子顕微鏡（SEM/TEM）、X線回折（XRD）、およびX線光電子分光法（XPS）などの技術が用いられました。これらの試験により、MXenesの外部と内部の表面に顕著な違いが見られたことが示され、改良された触媒の高い効果が説明されました。

この研究は大きな利点をもたらす可能性があります。再生可能エネルギーの需要が増加する中で、新しく効率的な電解槽が<強調>グリーン水素</強調>の生産方法に変革をもたらすかもしれません。これらの改良により、水素をクリーンなエネルギー源としてより広く利用しやすく、また手頃なものにすることができます。

チームは、ダブリンのトリニティ・カレッジとプラハの化学技術大学と協力を続けています。彼らは新しいタイプのMXeneを研究し、連続稼働する標準電解槽でこれらの材料をテストしています。この研究は、効率的で拡張性のあるグリーン水素の生産方法を実現し、地球規模のカーボンニュートラリティの達成をサポートする可能性があります。