PEMWEとMEM技術がグリーン水素の効率を向上

世界のエネルギー転換の要であるグリーン水素は、産業の脱炭素化を目指す国々からかつてないほどの注目を集めています。この革命の中心にあるのが、 陽子交換膜水電解（PEMWE） であり、高い電流密度と迅速な応答能力で評価される技術です。しかし、このシステムはどのようにして排出ガスゼロの水素を生成するのでしょうか。また、その膜電極接合体（MEA）が非常に重要である理由は何でしょうか？

PEMWEは、洗練された電気化学プロセスを通じて動作します。直流電流が印加されると、水分子はアノードで酸素、陽子、電子に分解されます。陽子は特殊なポリマー膜を介してカソードに移動し、そこで電子と再結合して水素ガスを生成します。この方法により、 非常に高い純度レベル （99.999%の水素）を、温室効果ガス副産物なしで達成できます。

MEAは、PEM電解槽の機能的な中核として機能し、3つの精密に設計された層で構成されています。

1. アノード触媒層：酸素発生反応（OER）を最適化するためにイリジウムまたはルテニウム酸化物で設計されており、このコンポーネントは非常に腐食性の高い酸性環境に耐えなければなりません。
2. 陽子交換膜：通常、パーフルオロスルホン酸ポリマーでできており、この薄くて耐久性のあるバリアは、ガスのクロスオーバーを防ぎながら陽子伝導を促進します。
3. カソード触媒層：ここでは白金族金属が効率的な水素発生反応（HER）を可能にし、高度な設計では貴金属の負荷を減らすためにナノ構造材料が組み込まれています。

最近の進歩は、MEAの耐久性と効率性の向上に焦点を当てています。研究者は以下を開発しています。

• 非貴金属触媒材料コストを削減するため
• 強化膜セラミック添加剤を使用して運用寿命を延長するため
• 3Dプリントされた多孔質輸送層気泡の除去を改善するため

これらの革新は、グリーン水素の製造コストを2ドル/kg以下に削減することを目的としており、これは広範な産業利用に不可欠と考えられているしきい値です。PEMWEシステムがメガワットからギガワットの容量にスケールアップするにつれて、再生可能エネルギー貯蔵と、脱炭素化が困難なセクターの脱炭素化を可能にする上での役割がますます重要になっています。