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

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。

　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。

　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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掲載誌：Chemistry—A European Journal
タイトル：Single-Step Synthesis of Ni^I from Ni^II with H₂
著者名： Chiaki Takahashi, Takeshi Yatabe, Hidetaka Nakai, Seiji Ogo*
DOI：10.1002/chem.202302297

カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所（I²CNER）/工学研究院　小江 誠司　主幹教授