エネルギー化学：膜に基づく海水電解槽による水素生成

投入エネルギーとして再生可能エネルギーを用いる電気化学的な塩水電気分解は、グリーン水素を大量に生産する非常に望ましく持続可能な方法である。しかし、複雑な海水成分に起因する電極副反応や腐食問題のせいで耐久性が不十分であるため、実用的な実行可能性が深刻に疑問視されている。ポリアニオンコーティングを用いて塩化物イオンによる腐食を抑制したり、高選択的電極触媒を開発したりする触媒エンジニアリングが広く活用され、多少の成功があったものの、まだ実用化には程遠い。脱塩前の処理を用いる間接的な海水分解で、副反応や腐食の問題を回避できるが、追加のエネルギー投入が必要になるため、経済的魅力が薄れる。さらに、独立した大型の脱塩システムは、サイズの観点から海水電気分解システムの柔軟性を低下させる。今回我々は、副反応と腐食の問題に根本的に対処する、直接的海水電気分解による水素生成方法を提案する。実証システムは、実用条件下で3200時間にわたって250 mA cm⁻²の電流密度で故障せずに安定して動作した。この戦略は、稼働コストを顕著に増加させずに淡水分解と類似の方法でサイズ柔軟性があり拡張可能な効率的直接海水電気分解を実現し、実用化の可能性が高い。重要なのは、今回の構成と機構を、水系排水処理、資源回収、水素生成を一段階で同時に行う際にさらに応用できる見込みがあることである。

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