水素は水を電気分解することで簡単に作ることができます (2H2 O → 2H2 + O2 ）、電気を利用して構成要素間の結合を切断するプロセス（つまり 、水素、酸素) を水分子から取り出し、それらを気体の形で放出します。
水素ガスは高エネルギーですが、純粋な水素を燃焼するエンジンは、化石燃料を燃焼するエンジンとは異なり、公害をほとんど発生しません。そのため、水の電気分解は、太陽光や風などの断続的なエネルギー源を、用途が広く、制御が容易な形のエネルギーに変換するための重要な研究分野です。
このプロセスが大規模なアプリケーションになるのを妨げる最大の課題の 1 つは、適切な電極材料がないことです。 Pt は水素発生反応 (HER) を触媒する最先端の電極成分であり、RuO2 は酸素発生反応 (OER) のものです。ただし、どちらもコストが高く、リザーブが少なく、安定性が低いという問題があります。有望な代替電極材料のグループとして、ペロブスカイト酸化物は、水電解槽の電極反応速度と電極安定性を高めるために広く研究されています。しかし、現在の需要は、最先端のペロブスカイト酸化物が提供するものよりも高い活性と安定性を求めています。
通常、ペロブスカイト ABO3 で この構造では、B サイトのカチオンは酸素アニオンと 6 配位し、A サイトのカチオンは 12 配位しています。カナダと中国の研究者は、水分解電極触媒作用のためのペロブスカイトの p ブロッキング センターを制御するために、F アニオン置換の新しい方法を提唱しました。研究者らは、A-/B-サイトドーピングから引き出された現在の理解を根本的に超えており、触媒性能に対するF-アニオンの影響を明らかにすることができる可能な機能メカニズムを提案した. F アニオン ドーピング アプローチは単純かつ普遍的であり、原子レベルから開始されるため、ペロブスカイト酸化物の新しい設計ガイドを提供できます。
新しい電解槽の堅牢性は、高電流密度 (約 0.21 A cm) および 10 M KOH の極端な条件下でテストされました。これは、商用アルカリ電解槽でよく採用される条件です。新しい電解槽は、この短期間のテスト中に良好な電気化学的安定性を示すことがわかります。さらに重要なことは、生成された O2 の量です。 は理論値に非常に近く、過酷な条件下での一定の触媒速度と安定性を反映して、このような良好なパフォーマンスはセッションの最後に保持されます。
これらの結果は、商用アプリケーションの要件を忠実に証明しています。やるべきことはまだありますが、新しい研究結果は、研究者がこれらのタイプの新しい材料を使用する水電解システムを設計するのに役立つ可能性があります。次に研究チームは、電極材料の急速な劣化を防ぐために、電極材料の安定化に焦点を当てています。
これらの調査結果は、Chem ジャーナルに最近掲載された、効率的な水分解のためのペロブスカイトの p ブロッキング センターの活性化というタイトルの記事で説明されています。 .この研究では、主に、性能と設計の観点から、ペロブスカイト酸化物の格子 O 活性を調節するための有望な陰イオン置換法について説明しています。さらに、陰イオン置換によるペロブスカイト酸化物の合理的な設計のための電極触媒の基本的な概念について説明し、現在の理解と、ペロブスカイト電極触媒の性能傾向と将来の方向性への影響を詳細に調べます。この研究は、 Bin Hua 博士、Meng Li 博士、およびアルバータ大学（カナダ）、華東科学技術大学（中国）、カナダ天然資源の同僚によって実施されました。
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