水電解による水素製造とその材料、システム開発

第1部 グリーン水素製造のための水電解及びその触媒

(2021年10月28日 10:30〜12:00)

　今後のCO2削減の切り札として期待される水素、その水素製造の中核を担う水電解、水電解の中でカギとなる電極触媒について紹介する。

1. 緒言
   • 地球環境、温暖化、SDGsと大学
2. グリーン水素と水電解
   1. 水素製造法
   2. 水素製造法とCO2との関係
   3. 水電解の種類
3. 水電解によるグリーン水素製造
   1. アルカリ水電解の電極触媒
   2. 固体高分子形水電解の電極触媒
4. まとめ
• 質疑応答

第2部 水電解反応に用いる複合酸化物触媒の高性能化

(2021年10月28日 13:00〜14:30)

　高効率な水電解デバイスの開発のためには、反応を起こす電極触媒の高性能化が必須である。近年、簡便に合成でき構成元素の置換により容易に材料特性を制御可能な複合酸化物触媒に注目が集まっている。しかし構成元素をやみくもにいじる試行錯誤的な手法では効率的な開発は難しく、合理的な設計論に基づいた開発が必要である。 　本講演では、近年の水電解用複合酸化物触媒の研究動向を紹介し、高性能触媒の研究開発における材料設計指針を解説する。

1. 水電解の基礎知識
   1. 水電解デバイスの種類と特徴
   2. 酸か塩基か中性か
2. 電気化学触媒評価装置および測定手法
   1. 電解セルおよび電極
   2. 分極曲線
   3. 触媒活性評価の基準
   4. Tafel Slope
   5. 耐久性評価 – 電位サイクル
   6. 耐久性評価 – クロノアンペロメトリー
   7. 耐久性評価 – クロノポテンシオメトリー
3. 複合酸化物触媒の合成および分析
   1. 合成法の種類
   2. 構造および材料組成の評価手法
   3. 分光学的分析法
   4. 第一原理計算
4. カソード水素発生反応用複合酸化物触媒
   1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
   2. 複合酸化物触媒開発の動向
5. アノード酸素発生反応用複合酸化物触媒
   1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
   2. 複合酸化物触媒の高効率化のための方法論
      1. 触媒粒子のモルフォロジー
      2. 結晶構造
      3. 電子構造
      4. マテリアルズインフォマティックス
• 質疑応答

第3部 固体酸化物型水電解 (SOEC) による水素製造とその高効率化

(2021年10月28日 14:45〜16:15)

1. 高温水蒸気電解の原理と特徴
   1. 高温水蒸気電解による水素製造原理
   2. 固体酸化物電解質を用いた電気化学セルの材料と構造
   3. 高温水蒸気電解の特徴
2. 酸素イオン導電電解質を用いたSOECによる電解特性例
3. システム検討事例
   1. SOEC水素製造システム
   2. SOECとSOFCを組み合せた水素による電力貯蔵システム
4. 実用化に向けた課題と展望
• 質疑応答