京都大學與田中貴金屬工業等對於掌握水電解關鍵的析氧反應(OER),解開了二氧化銥觸媒高活性的起源。研究團隊利用結合多種高度解析方式的多模態學習(Multi-Modal),成功解明了觸媒的活性點。固態高分子水電解可高效率製造出高純度的氫,而含銥的OER觸媒的改良可進一步提升效率。這項成果可望帶動高效率且穩定之固態高分子水電解研發進展,促進水電解的實用化。
水電解所使用的OER觸媒使用含銥的氧化物,由於觸媒在電極表面的反應受到複雜因素所控,過去並不清楚是什麼機制決定其活性,因此很難確定開發時的指導方針。
對此,京都大學與田中貴金屬工業、技術研究組合FC-Cubic、橫濱國立大學、九州大學等組成的研究團隊,共同進行二氧化銥的多模態分析,透過X射線繞射與X射線全散射測定(成對分佈函數分析;Pair Distribution Function)、即時硬X射線吸收能譜測試、硬X光射線光電子能譜測試以及理論計算的結合應用,發現二氧化銥中單斜晶系的比例與OER活性具有相關性。例如當使用透過分析獲得的結構模型進行密度泛函理論計算後發現,單斜面的理論過電位最低,約為0.27 V。
目前對於降低稀有金屬銥含有量的研究趨於活潑化。此次的研究成果將可望作為觸媒的設計指南,減少試誤型的研發過程並提升研發速度。