水素を吸い込む金属を！　メカノケミストリーで水素社会に加速

次世代のエネルギーとして注目

地球温暖化防止のためには、石油に頼らない再生可能エネルギーへの転換が大切です。現在、次世代の安定的なエネルギー源として注目されているのが水素です。水の電気分解の逆のプロセス、つまり、水素と酸素の結合で電気エネルギーを生み出す方法で、燃料電池車などに使われています。ただ、水素を運ぶときは700～800気圧もの高圧でボンベに詰めなければならず、その圧力まで気体を圧縮するためにさらにエネルギーが必要です。

「水素吸蔵合金」とは

そこで、エネルギーをなるべく使わずに水素を運ぶ研究が注目を集めています。中でも画期的なのが「水素吸蔵合金」を使う方法です。
水素吸蔵合金とは、金属の結晶構造の隙間に水素原子を取り込む性質がある合金です。この合金を入れた容器に3～4気圧の水素を入れると、合金の表面が触媒の役割を果たして、水素分子の結合が切れた水素原子が1個ずつ合金の中に入り込みます。その容器ごと水素を運び、使う場所でバルブを開けて気圧を下げると、合金の中から水素が出てきて水素分子に戻るのです。
この方法で問題になるのが、合金が重く、運搬に不便な点です。そこで、軽い元素であるマグネシウムに水素を吸蔵させる方法が模索されています。

「メカノケミストリー」で新たな合金を

マグネシウムは、単体では水素吸蔵反応が遅いことが問題でしたが、「メカノケミストリー」という方法で触媒として酸化マグネシウムを混ぜ込むことで、反応速度を高めることができました。メカノケミストリーとは、金属を溶かさずに機械的な力で混ぜ合わせる技術です。マグネシウムと酸化マグネシウムを入れた容器に、たくさんのステンレスのボールを入れてかき回し、ぶつかり合う力によって混ぜ合わせるのです。
メカノケミストリーの技術は、高温で溶かしても混ざり合わない金属同士でも合金ができるというメリットがあります。水素吸蔵合金だけでなく、これまでになかった合金を作る技術として、さまざまな分野で応用されています。

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東海大学工学部応用化学科准教授源馬龍太先生

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材料物理学、エネルギー化学

先生が目指すSDGs

メッセージ

私は高校生のときは将来の目標もなかったので勉強のモチベーションも低く、文系・理系も決めかねていました。しかし、大学で研究室に配属されて、与えられた卒業研究のテーマがすごく面白く感じ、研究に必要なことを一生懸命に勉強するようになりました。好きなことが見つかれば自然に勉強したくなるものです。今、目標がなくても、いろいろなことを吸収しながら焦らずに打ち込めるものを見つけてください。広く学んだことは無駄にはなりません。さまざまな視点が必要になったとき役に立つものです。

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