触媒電極開発効率化に新技術―脱炭素社会実現に貢献も：物質・材料研究機構ほか
(2022年2月9日発表)
（国）物質・材料研究機構、東京大学は2月9日、水の電気分解による水素製造を高効率化する触媒機能も備えた電極材料探しに役立つ新技術を開発したと発表した。先端的な計算科学や人工知能（AI）と組み合わせて既存の実験データなどを活用できるようにし、新材料探しを効率化できる。脱炭素社会を実現するのに欠かせない水素製造用の高性能電極触媒探しなどに役立つ。
新技術はデータ駆動型電極触媒解析アルゴリズムと呼ぶ。コンピューターによるシミュレーションにさまざまな実測データを組み合わせ、電気化学反応に欠かせない触媒電極の性質を解析できる。電極触媒反応の最適化や未知の反応メカニズムの効率的な探索が可能になるという。
今回の研究では、酸素と水素を反応させて水を作り電気を取り出す燃料電池の酸素還元反応に注目。過去に蓄積されたデータも含むさまざまな実験データから、電極触媒の特性をより効率的に解析する手法として開発した。その結果、過去に蓄積された実験データなどから推測できる電極材料の物性値の精度なども議論できるようになるという。人間だけでは気付きにくかった考え方の妥当性や、その再構築のきっかけをつかむことができるという。
従来手法では、いくつもの仮定を導入した経験的な電気化学反応モデルに実験データを重ね合わせることによって触媒の物性値を推定していた。しかし、人間だけで最適な反応モデルを考えたり、その妥当性を確認し修正点に気づいたりするのは、電気化学反応が複雑すぎるために電気化学の専門家にも難しいとされていた。
今回の成果について、研究グループは「水電解装置や燃料電池を筆頭にさまざまなエネルギー・環境技術に応用される電気化学反応モデルの最適化、電極触媒化学の学問的発展に貢献できる」と話しており、日本の2050年脱炭素実現のための次世代材料の開発につなげたいとしている。
