ホウ化水素シートの軽量・安全な固体水素キャリアから低電位で水素生成
水素ガスボンベに代わる水素キャリアとしての応用に期待
東京工業大学 物質理工学院 材料系の河村哲志修士課程2年、山口晃助教、宮内雅浩教授、大阪大学 大学院工学研究科の濱田幾太郎准教授、筑波大学 数理物質系の近藤剛弘教授らの研究グループは、二次元ナノ材料であるホウ化水素シートから、常温・常圧において電気エネルギーのみで水素を放出できることを見出した。
ホウ化水素シートはホウ素と水素の組成比が1:1のナノシート[用語1]で、近年日本で発明された物質。ホウ化水素シートは軽元素のホウ素と水素からなり、その質量水素密度は8.5 wt%と極めて高く、爆発のリスクのある水素ガスボンベに代わる軽量で安全な水素キャリア[用語2]としての応用が期待されている。
これまでホウ化水素シートから水素を放出させる手段として、加熱や強い紫外線の照射が報告されていたが、今回、電位を印加するのみで水素を放出できることを見出した。水やギ酸などの他の水素源と比較して、ホウ化水素シートは水素を放出するために必要な電気エネルギーが小さく、より低電位で水素を放出できることを実証した。
本研究で開発した手法においては、ホウ化水素シートの分散体に電位を印加する単純な操作で、常温・常圧という穏やかな条件で水素を取り出すことができた。これを応用することで爆発性のある水素の貯蔵と放出を、高温や高圧を要する従来の方法よりも低エネルギーで安全に達成することが期待できる。
本研究成果は2024年2月1日付の科学誌「Small」に掲載された。
[用語1] ナノシート：厚さがナノメートルオーダーの二次元状の物質の総称。代表的なナノシートとして、炭素からなるグラフェンが知られる。
[用語2] 水素キャリア：水素を貯蔵・輸送するための担体。高圧水素ガスボンベ、液化水素、アンモニア、ギ酸、有機ハイドライド、水素吸蔵合金などが知られる。
