京大、イリジウム触媒を用いた水素貯蔵システムを開発

近年、水素は低炭素社会実現の観点から理想的なエネルギー源として注目されている。水素は、電気エネルギーをはじめとする他のエネルギーに容易に変換でき、その際に二酸化炭素を生み出さず、重量に対して多くのエネルギーを取り出すことができるという特徴を持っている。

しかし、水素は爆発性があるため、安全かつ効率的に貯蔵するための手法開発が必要とされてきた。その中でも、水素を有機分子内に結合させて蓄える「有機ハイドライド」を用いた貯蔵方法は、超低温や高圧を作り出す必要がないため注目を集めている。

研究グループは、入手が容易で取り扱いの面で大きな問題のない、有機ハイドライド分子の候補になり得る化合物を探索し、「ジメチルピペラジン」という化合物に注目。

ジメチルピペラジンは、これまでに同研究グループが開発してきたイリジウム脱水素化触媒を用いることで、3分子の水素を放出しながらジメチルピラジンへと変換されることが分かった。

また、逆に水素を貯蔵する水素化反応も同じイリジウム触媒を用いて、従来法よりも低圧の15気圧という条件下で進むことも明らかにした。

この反応を利用することで、爆発性があるため取り扱いに注意が必要な水素を安全で取り扱いの容易な化合物として貯蔵できる。水素を取り出す必要が生じた際は、触媒的な脱水素化反応によって水素を得ることも可能だ。

また、今回開発した方式は従来の方式と比べて、反応の際に用いる溶媒の使用量が格段に少なく、溶媒がなくてもある程度効率良く反応が進む。研究グループでは、溶媒の使用量を低減できることは「実用的な貯蔵システムの基盤とするために優位な点だ」と説明する。