金属多孔体「セルメット?」の応用展开への挑戦～水素社会をたぐり寄せるために～
贬贰痴用ニッケル水素电池に贡献するセルメット?
日本の自动车メーカーが世界で初めて生み出したHEV。駆動のためガソリンエンジンとモータの両方を備え、できる限り電気で走行することで燃費を向上させ、CO2の排出を軽減することができる。このHEV に搭載されるニッケル水素電池の材料に採用されたのがセルメット?であり、環境に優しいHEV車の普及とともにCO2排出の抑制に贡献してきた。ニッケル水素电池は充放电サイクルが多い贬贰痴で使用した场合でも长寿命であり、低温に强く、安全性が高い。このニッケル水素电池で培った技术と生产力を活かし住友电工グループが取り组んでいるのが、「水素」をテーマにした用途开発である。
固体酸化物形燃料电池「厂翱贵颁」への适用
セルメット?の研究开発を担うのが、住友電工のエネルギー?電子材料研究所の金属無機材料技術研究部?電気化学グループである。入社以来、20年近くセルメット?の開発に取り組んできたのが、奥野一樹だ。
「私がセルメット?に関わるようになった2005年、ちょうど金属异物混入不具合问题が発生し、その课题解决を机に贬贰痴へのセルメット?の採用が急増していきました。ただ私たちは当时から将来の需要减少に危机感を持っていました。そこで2008年から新しい応用展开の検讨が始まりました。その一つが水素で発电する燃料电池への适用です」（奥野）
水素を用いた発電には、水素の燃焼時の熱エネルギーを利用する方法と水素と酸素から直接電気エネルギーに変換する方法があるが、後者は燃料電池と呼ばれ、エネルギーの変換効率が高いことから注目を集めている。すでに、家庭用燃料電池は広く認知され、業務用?産業用燃料電池の普及も始まっている。燃料電池は反応生成物も水のみとクリーンであるため、今後、一層の応用展開への期待は大きい。特に700℃以上もの高温で作動する固体酸化物形燃料電池（SOFC=Solid Oxide Fuel Cell）は、白金触媒のような高価?希少な材料が不要であるという利点があり、この集電体としてセルメット?の適用を目指した研究开発を担っているのが、沼田昂真だ。
「厂翱贵颁には柔软性のある集电体が望ましく、セルメット?を适用することで性能の向上が期待されています。问题は厂翱贵颁に投入する空気によって酸化劣化すること。そこで开発を进めているのが、ニッケルコバルト合金によるセルメット?。コバルトが持つ物性により、酸化しても通电、ガス拡散などの机能に影响を与えません」（沼田）
セルメット?の厂翱贵颁への适用は、燃料电池市场の中でも新しい试みであり、コバルト使用の最小化による低コスト化、ニッケルとコバルトの组成比率の最适化、ガス拡散のためのセルメット?构造最适化など、「実用化へあと一歩」というフェーズにある。
「水素製造装置」でのセルメット?适用
一方、奥野が担うのはセルメット?の「水素製造装置」への適用である。水素製造に用いられるのが水電解であり、水を電気分解して水素を製造する。その水電解で、金属多孔体を電極に適用する研究开発が進められている。
「电极にセルメット?を使った高比表面积电极を适用することでさらに効率良く水电解を进めることが可能となります。水电解においてネックとなるのが、大量の电力消费です。セルメット?を适用すれば、少ない电力で水素を製造することが期待できます。さらにニッケルの表面改质技术の开発によって、水电解の电圧低减を実现したいと考えています」（奥野）
奥野が指摘するように水电解の高効率化は重要な技术课题だ。大量の电力使用はランニングコストにも影响を与え、水素社会の実现はもとより、その拡大?普及のつまずきの石になる。その意味でも、セルメット?による水素製造の低コスト実现には大きな注目が集まっている。水素製造装置に関しては、国内においては実証プロジェクトが开始された段阶だ。しかし2025年から2030年にかけて、市场は急激に立ち上がると见られており、その约20年后に市场规模は数十倍に膨れ上がるとされている。セルメット?が活跃する新たな舞台が用意されるのは、さほど远い未来ではない。
