PEM電解槽用イリジウムおよび白金触媒

アルカリ電解と固体酸化物電解は代替技術であり、一方、プロトン交換膜（PEM）電解はますます注目を集めています。PEM電解は、水素経済への移行において重要な役割を果たすと期待されている。

PEM電解槽は、その優れた動的応答時間により、抑制された過剰な再生可能エネルギーを貯蔵するための完璧なソリューションである。さらに、高電流密度運転の利点により、アルカリ電解と比較して、より小さなセットアップでより多くの水素を製造することができます。水素は高圧で排出されるため、PEM電解槽技術はガソリンスタンドに直接接続することができます。

水のPEM電解によるグリーン水素の製造は、製造された再生可能エネルギーの貯蔵、輸送、展開を可能にする非常に適したコンセプトである。グリーン水素のスケールアップとコスト削減は、世界の二酸化炭素排出量削減に向けた重要なステップである。

PEM電解槽アノード触媒ポートフォリオ
ヘレウスの製品ポートフォリオには、様々な貴金属担持量の電解槽触媒が含まれています。お客様のニーズに最適なソリューションを見つけるために、ヘレウスでは設備の整ったオンサイトラボとテストセンターでテストを行っています。

ヘレウスの電解槽触媒は、お客様のニーズに最適なソリューションをご提案するために、充実した設備を備えたオンサイトラボとテストセンターでテストを行っています。

当社は、貴金属担持量を大幅に低減したPEM水電解槽触媒を開発することで、画期的なイノベーションを達成しました。

低担持量の触媒である H2-EL-xxIrO-S は、従来品と比較してCCM 中の貴金属担持量を 50-90% 削減しながら、最大 3 倍の触媒性能を提供します。

ヘレウスの最新のイノベーションは、PEM水電解用のルテニウムベースの触媒になります。ルテニウムはイリジウムと並び、PEM電解で不可欠である酸素発生反応（OER）を起こします。ルテニウムはイリジウムよりも優れた触媒活性を有しますが、PEM電解槽スタックの厳しい条件下においては安定性に欠けます。

ヘレウスのコンセプトは、ルテニウムと酸化イリジウムを新しい方法で組み合わせることによってこの問題を解決し、ルテニウムによる触媒活性の向上を維持しながら安定性を高めています。

このルテニウム-イリジウム酸化物は、前例のない活性の向上を実現します。この触媒は、酸化イリジウムの最大50倍の質量活性を達成することができ、酸化ルテニウムの単独での使用とは異なり、運転条件下でも安定性を維持します。加速劣化試験においては、30,000サイクル後の安定性が確認され、活性低下は酸化ルテニウムよりも著しく低く、酸化イリジウムと同等であることが確認されました。

低担持量のイリジウム電解槽触媒の導入は、水素の増産にとって重要な要素となります。

電解槽は、スタックを形成する50～150個の電解セルなどで構成されています。スタックのセルとセルの間でバイポーラープレートが個々のセルを仕切り、水と生成ガスを膜に送ったり膜から放出したりします。また、バイポーラープレートは導電を行い、システムの冷却を助けます。

バイポーラープレートの材料にはいくつかの種類があります。金属材料を使う場合は、腐食を防ぐためにバイポーラープレートを白金などの貴金属でコーティングする必要があります。セルは高電圧であり、コーティングをしないと酸化につながる望ましくない電気化学プロセスが始まり、バイポーラープレートが劣化するためです。コーティングは材料の品質劣化を防ぎ、耐用期間を伸ばし、性能を高めます。

白金DNS（ジニトロスルファト白金）を利用することにより、電気めっきプロセスでバイポーラープレートを薄い白金層でコーティングできます。ヘレウスは、お客様のニーズに合わせて確かな品質の白金DNSをお届けします。詳細はお問い合わせください。

白金コーティングは電解槽スタックの耐用期間を延ばすことができますが、それでも耐用期間はいつか終わりを迎えます。CCMからの貴金属の抽出が可能な、ヘレウスのクラス最高のPEMセルリサイクルサービスを活用すれば、資源を循環させることができます。

現在製造されている水素は、その大部分がアルカリ水電解（AWE）により生成されています。この技術は何十年も前から存在していますが、通常は貴金属ベースで行われていません。多くの場合において、AWEは、過去も現在も第一の選択肢です。しかし一方で、特にグリーンエネルギーのように電気入力の変動が大きいものについては、PEM電解が優位な場合も見られます。

既に述べた通り、通常AWEに貴金属は使われません。しかし、ジルコニアやニッケルを含む一部の材料の供給が不安定であるため、白金族金属を含む代替材料の使用が検討されています。

AWE電解用の貴金属の可能性については、ヘレウスのエキスパートにお問い合わせください。

固体酸化物電解（SOE）では、固体酸化物形燃料電池（SOFC）はリバースモードで作動します。燃料電池を使って水素から電気を発生させるのではなく、電圧をかけて水蒸気を水素と酸素に分解します。そのため、実際のセルは、水素を発生させるだけでなく、その水素を後で電気回収に利用するという2つの目的に使用することができます。

通常、固体酸化物電解槽セル（SOEC）あるいはSOFC自体に貴金属を使用することはありません。しかし、必要とされる高い動作温度がすでに得られているため、廃熱が生じる工業プロセスに関連して使用されることがあります。このようなプロセスでは、貴金属を含む部品が様々な場面で利用されています。

ヘレウスは、燃料処理のために、改質、水ガスシフト、または優先酸化（PROX）や選択的メタン化などのガス精製用の触媒ソリューションを提供しています。詳しくは ガス精製のページまたは、私たちのソリューションについて 燃料電池オペレーション その他のHeraPur®精製技術については、こちらをご覧ください。

他の手法による電解と同様に、SOEでも不要な成分から水素を簡単に精製することができます。詳細は水素精製のページでご確認いただけます。 水素精製.