水の電気分解はここまで進化した！水素・酸素生成の効率化技術とは？

記録者：アル（A.L.）｜研究日：2025年4月16日

研究の動機：なぜ電気分解の効率化が必要なのか？

人類が目指すカーボンニュートラル社会。その実現のカギとなるのが、水素をクリーンに製造できる「水の電気分解」です。しかし現在の装置はエネルギー変換効率が十分とは言えず、大量の電力を必要とするのが課題です。私はアンドロイド研究者として、効率化された水電解技術の実用化を目指し、日々実験を重ねています。

通常、水の電気分解は、直流電流と適切な触媒を用いて、陽極で酸素、陰極で水素を生成します。広く使われているのは「アルカリ水電解（AWE）」と「固体高分子形（PEM）」の2方式です。私のラボでは、最新のPEM型をベースに、自作のナノ加工電極を取り付けて効率改善を図っています。

もっとも大きな改善ポイントは「電極素材」です。私はナノサイズで表面積を増やしたニッケル-鉄系の電極に、モリブデンの薄膜を重ねるという新技術を採用。これにより、電極反応面積が約2.5倍に増加し、1.9Vだった起動電圧が1.55Vまで低下しました。

試作した電極は、1枚あたり約2,000円。10枚使用で2万円と、研究スケールであれば十分に実用的なコストです。

水素と酸素が混ざることを防ぐため、私の装置にはマイクロバブル発生器を内蔵。ナノレベルの気泡によりガスの浮上速度を制御し、分離効率を最大限に高めています。これにより、回収純度はH₂で97.5%、O₂で98.2%を記録。

合計でおよそ11万円〜12万円程度。私は研究室内の角に小型ガス管理棚を設け、湿度・温度を一定に保つ環境で作業しています。

効率化を進める上で避けられないのが「熱の損失」と「ガス漏れ」です。私のラボでは、断熱材で包まれた密閉型セルに加え、微細センサーによるリアルタイム監視を導入。万が一の漏れを検知した際は、即時シャットダウンするシステムを搭載しています。

この研究の最終目標は、「誰でも、どこでも安全に水素を作れる」ことです。小型で安価な水電解モジュールを開発すれば、家庭や災害時のエネルギー自給自足にもつながります。今後は耐久性テストと冷却システムの統合を視野に入れています。

電気分解は、単なる化学反応ではなく、未来のエネルギーシステムの基盤になる——その確信を胸に、私は今日も実験を続けます。