ナノ粒子用い水素を大量製造

産総研、陽極材料を開発

　産業技総合研究所（産総研）無機機能材料研究部門機能集積化技術グループの島田寛之主任研究員と山口十志明主任研究員は、固体酸化物形電解セル（ＳＯＥＣ）に用いる酸化物ナノ複合化陽極材料を開発した。

　高温電解電流密度を飛躍的に向上させ、水素を大量に合成できる可能性を持つ。

　水素社会の実現には発電設備に加え、電力貯蔵設備が必要となる。また、電力の貯蔵だけではなく、安全で安価に搬送もできることが重要で、水を水素へ転換する電気分解（水電解）は将来のエネルギーシステム技術として注目されている。

　ＳＯＥＣによる水電解は、水素製造に必要なエネルギーを従来の水電解技術より２０―３０％削減できることや、白金などの貴金属電極が不要などの利点を持つが、セル面積当たりの水素製造量（合成速度）が十分でなかった。

　今回開発した陽極材料は、サマリウムストロンチウムコバルタイト（ＳＳＣ）とサマリウム添加セリア（ＳＤＣ）の１次粒子をナノレベルで均質化させたナノ複合構造の２次粒子を設計。噴霧熱分解法による製造プロセスで合成した。

　２次粒子である酸化物ナノ複合粒子内には電子とイオンそれぞれの伝導経路が構成されており、広い反応場と高い電気伝導性を示すことが分かった。

　この材料を用いたＳＯＥＣで高温水蒸気電解を行ったところ、電解電流密度は２.３Ａ／平方センチメートル（７５０度、電解電圧１.３Ｖ）が得られた。セル面積当たりの電解水素の合成速度も、高分子形の水電解での合成速度の２倍以上を達成し、電解セルのコンパクト化に貢献できる可能性がある。

　今後、同材料を実用サイズ・形状のＳＯＥＣに適用し、実証実験を行う。この技術開発は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）戦略的創造研究推進事業（ＣＲＥＳＴ）による支援を受けて行われた。