触媒が必要な理由：
* オーバーポテンシャル： 水の電気分解は、電極の反応に関与するエネルギー障壁のために理論的に予測されるよりも高い電圧を必要とします。この過剰電圧は、過激と呼ばれます。
* 反応動態： 触媒は、電極での反応速度を高速化するのに役立ち、必要な電圧を減らし、効率を改善します。
触媒の種類：
* 電極：
* プラチナ（PT）： 水素進化反応（HER）と酸素進化反応（OER）の両方に非常に効果的です。ただし、プラチナは高価です。
* イリジウム（IR）およびルテニウム（RU）： これらはOERの優れた触媒でもあり、多くの場合、プラチナと組み合わせて使用されます。
* ニッケル（NI）： アルカリ電解でよく使用されるプラチナに代わる安価な代替品。
* 鉄（Fe）およびコバルト（Co）： 多くの場合、他の金属や酸化物と組み合わせて、触媒として使用できます。
* 非優先金属触媒： 研究者は、金属酸化物、硫化物、ホスホイド、炭素ベースの材料などの費用対効果の高い代替品を調査しています。
* 電解質：
* アルカリ電解質（KOHまたはNAOH）： 多くの場合、ニッケルベースの触媒で使用されます。
* 酸性電解質（H2SO4またはHCl）： より一般的にプラチナグループ金属で触媒として使用されます。
* ポリマー電解質膜（PEM）： 通常、プラチナベースの触媒でプロトン交換膜電解で使用されます。
触媒性能に影響する要因：
* 表面積： 表面積が大きいと、反応のためのより活性な部位が提供されます。
* 電子構造： 触媒の電子特性は、電子移動を促進する能力に影響を与える可能性があります。
* 安定性： 触媒は、電解環境では安定している必要があります。
* コスト： 触媒のコストは、実用的なアプリケーションにとって重要な要素です。
研究開発：
より効率的で耐久性があり、費用対効果の高い水電気分解のためのより効率的で、耐久性があり、費用対効果の高い触媒を開発するための広範な研究が進行中です。これには次のものが含まれます。
* ナノ材料： 表面積と触媒活性を増加させるために、ナノ構造触媒を開発します。
* ハイブリッド材料： さまざまな材料を組み合わせて、相乗効果を生み出します。
* 計算モデリング： コンピューターシミュレーションを使用して、新しい触媒を予測および設計します。
要約：
触媒は、水電気分解の効率と経済性を改善するために重要です。プラチナグループの金属は非常に効果的ですが、研究者はこの技術をより手頃な価格でアクセスしやすくするための代替品を積極的に開発しています。
