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水素を電子として利用する水素エネルギーキャリアの開発

〜新発想エネルギーキャリアの常温合成と直接利用〜
ポイント
研究が必要とされる背景:カーボンニュートラルの実現には、気体のままでは貯蔵・運搬の効率が低い水素を、多くのエネルギーを必要としないで貯蔵・運搬し、そのまま利用できる技術の革新が求められている。
当該研究の内容:(1)常温で水素から「1電子」を抽出・貯蔵できる新しい発想の水素エネルギーキャリアとなるニッケル化合物を開発した。(2)必要な時に水素エネルギーキャリアの電子をそのまま還元反応に利用できる。(3)開発した水素エネルギーキャリアは電子還元剤としてだけではなく、触媒としても機能する。
社会に及ぼす影響:(1)本研究は、水素の電子を「常温抽出」「長期間貯蔵」「直接利用」できる新たしい水素エネルギーキャリアを開発した。(2)開発した水素エネルギーキャリアは安価な鉄族元素の一つであるニッケルの化合物である。今後は、さらに安価な鉄の使用を検討する。(3)学術的には、天然のヒドロゲナーゼ酵素と同様に、本研究のニッケル化合物も、ニッケルの酸化数が+1の状態で水素から電子を貯蔵することを明らかにした。

概要
カーボンニュートラルの実現には、気体のままでは貯蔵・運搬の効率が低い水素を、多くのエネルギーを必要としないで貯蔵・運搬し、そのまま利用できる水素エネルギーキャリアの革新が求められています。 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所(I²CNER)/大学院工学研究院の小江誠司(おごうせいじ)主幹教授らの研究グループは、近畿大学との共同研究により、常温で水素から「1電子」を抽出・貯蔵できる新しい発想の水素エネルギーキャリアとなるニッケル化合物を開発しました。開発した水素エネルギーキャリアは、電子を3ヶ月以上安全に貯蔵できて、必要な時に貯蔵した電子をそのまま還元反応に利用できます。学術的には、開発したニッケル化合物は、水素の合成や分解を担う天然のヒドロゲナーゼ酵素と同様に、ニッケルの酸化数が+1の状態で水素から電子を貯蔵することを示しました。 本研究成果は、ドイツの雑誌「Chemistry—A European Journal」オンライン版で令和5年9月25日(月)午前11時(日本時間)に公開されました。

小江主幹教授からひとこと
安価な鉄族元素の一つであるニッケルを使用することで、水素エネルギーキャリア開発の道が開けました。これまでは、白金族元素を触媒として類似の反応を行なっていましたが、高価なためエネルギーキャリアとして使用するという発想はありませんでした。

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Chemical Communications の表紙に採択!

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  • 2021-05-13
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Organometallics の表紙に採択!

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  • 2020-10-27
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American Association for the Advancement of Science (AAAS) の EurekAlert!に取り上げられました!



[NiFe], [FeFe], and [Fe] Hydrogenase Models from Isomers. Sci. Adv. 2020, 6(24), eaaz8181. が EurekAlert!で紹介されました。

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-06/ku-mtm060520.php

ChemCatChem の表紙に採択

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