テクノロジー?材料
酸性条件下でも腐食しない卑金属電極 ~低コストで、実用レベルの電極性能を実現~
筑波大学数理物質系 伊藤良一准教授は、同大学院数理物質研究科 胡凱龍(博士後期課程2年生)、大阪大学大学院基礎工学研究科 大戸達彦助教らと協力して、水の電気分解において、酸性条件下でも腐食しない卑金属電極を開発しました。
従来用いられている白金电极は、コストや希少性の点から代替品の开発が课题となっています。しかしながら、卑金属は、コストや潜在的な电极性能には优れているものの、酸性条件下ですぐに腐食してしまうという问题があり、腐食防止と电极性能を両立させることは困难でした。
本研究グループは、ニッケルモリブデン卑金属多孔质合金の表面を、炭素原子3~5层の非常に薄いグラフェン膜で覆うことにより、酸性条件下でも腐食から保护し、同时に电极性能を保持できることを明らかにしました。この卑金属电极は、水の电気分解において、実用化に必要な性能値である、単位面积当たり0.2础の电流値を1週间保持することに世界で初めて成功しました。

図 グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の电子顕微镜像。
(a)グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の全体図。
(b)グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の表面を拡大し、1层のグラフェン膜で覆われたニッケルモリブデンナノ粒子が多孔质グラフェンの上に张り付いている様子。
従来用いられている白金电极は、コストや希少性の点から代替品の开発が课题となっています。しかしながら、卑金属は、コストや潜在的な电极性能には优れているものの、酸性条件下ですぐに腐食してしまうという问题があり、腐食防止と电极性能を両立させることは困难でした。
本研究グループは、ニッケルモリブデン卑金属多孔质合金の表面を、炭素原子3~5层の非常に薄いグラフェン膜で覆うことにより、酸性条件下でも腐食から保护し、同时に电极性能を保持できることを明らかにしました。この卑金属电极は、水の电気分解において、実用化に必要な性能値である、単位面积当たり0.2础の电流値を1週间保持することに世界で初めて成功しました。

図 グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の电子顕微镜像。
(a)グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の全体図。
(b)グラフェン膜で覆ったニッケルモリブデンナノ粒子/多孔质グラフェン电极の表面を拡大し、1层のグラフェン膜で覆われたニッケルモリブデンナノ粒子が多孔质グラフェンの上に张り付いている様子。