AEM型水電解反応場の物質移動設計による革新的水電解槽の創出

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再生可能エネルギーの導入において中核を担う水素製造装置、及び製造される水素には大幅なコスト低減が求められている。既存のアルカリ水電解槽の開発は１世紀以上の非常に長い時間をかけて開発されてきており、水電解システムの大幅なコスト低減のための一つの方策として非連続的な技術革新が挙げられる。そこで本研究では、高反応速度で運転可能なために次世代型として注目されているアニオン交換膜(AEM)型水電解を対象とし、高効率かつ低コストな水電解槽の構築を目指している。特に、検討例の無い中性pHの電解質を使用することでAEM水電解の持つ課題解決を狙っている。本年度はこれまでの研究成果を踏まえ、電解質として中性pHの濃厚緩衝溶液に着目し、その物性評価を実施した。まず、電気化学測定装置によって電解質性能を評価するためのシステムを構築した。種々の濃度の緩衝溶液を用意し、水電解において重要となる性質がAEMを含めたシステムにおいてどのように作用するのかについて評価を行った。また、これらの結果について従来電解質として用いられる水酸化カリウム水溶液と比較した。また、H型セルを用いた評価システムを構築し、これを用いてAEM水電解に対する電解質種の影響についても評価を実施した。これらの評価を通じてAEM水電解に対して電解質種を中性pH緩衝溶液にすることで、水電解性能にどのような影響を与えるのかについて知見を得た。これらの知見は、AEM型水電解を実用化する上での課題を解決するための指針となる。