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アニオン交換膜：緑色の水素の未来？

水素生産のために電解因子を開発している研究者は、技術を拡大するために燃料電池で元々使用されていた膜プラットフォームにますますターニングされています。彼らの戦略：アニオン交換膜を使用しますより費用対効果の高い可能性があります従来の陽子交換膜とアルカリ性アプローチの最良の特徴を組み合わせます。アニオン交換膜（AEM）テクノロジーにより、カソードとアノード間の負に帯電したイオンの選択的輸送が可能になります。水素燃料電池では、膜は電力を生成するために必要な化学反応を促進するのに役立ちます。水素電解では、膜は水素を酸素から分離することで水を分割するのに役立ちます。これまでのところ、AEMは小規模でしか展開されていません。しかし、いくつかの再生可能な水素会社はそれを変える態勢を整えています。 5月7日、ニューヨーク州イサカベースのエコレクトロ発表マサチューセッツ州フレーミンガムとのパートナーシップ：米国に高度なAEM電解器を展開するための製造を構築します。また、3月にフランスのタイヤ会社ミシュランといくつかのフランスの研究機関が、ミシュランの再生可能市場への拡大の一環として、これらの膜のより耐久性のあるバージョンを開発するための複数年のコラボレーションを開始しました。これらの企業、および世界的に他のいくつかの企業は、再生可能エネルギーで生産される「グリーン」水素の長年の約束を果たすためにAEMテクノロジーに賭けています。「これは、私たちが拡大しようとしてきた他の種類の電気分解に関する多くの問題の潜在的な救い主と長い間考えられてきました」と言います。リンジー・モトロー、ヒューストンのマーケットインテリジェンス会社であるダーシーパートナーズの物理学者および研究ディレクター。スケールアップ緑色の水素他の水素生産方法よりも競争力が低下した課題があります。このフィールドは、電気を使用して水分子を分割して水素を放出する電解因子に依存しています。ほとんどの人は、貴金属触媒とポリマー膜を使用して分子を分割するプロトン交換膜（PEM）を使用するか、電解質溶液で動作するアルカリ電解を使用します。PEMは、風力や太陽光発電などのさまざまなエネルギー源に応じて、すぐに上下に上下することができますが、イリジウムが必要です。限られた供給。アルカリ電解は資本集約的ではなく、より大きなスケールでより確立されていますが、効率が不足しており、その過酷なアルカリ溶液はシステムの設計を複雑にします。これにより、グループはAEMに頼りました。AEMは、PEMの高価な金属をニッケルとスチールに置き換えます。そして、それはアルカリ溶液を使用していますが、AEMは少なくともラボ規模では、アルカリの電気分解よりも優れた効率を持っています、とMotlowは言います。ドイツベースのSaerbeck エナプターテキサス州オースティンに拠点を置くアガスティアは、産業で化学反応と加熱に使用される商業的なメガワットスケールのAEM電解器を提供しています。中国では、2024年9月に山東に拠点を置くハイグリーンエネルギーが、工業公園、コミュニティビル、輸送でのプラグアンドプレイを使用するためのキロワットスケールAEM電解器を立ち上げました。ただし、これらのデモンストレーションは、規模と成熟度が限られたままです。 AEMテクノロジーは、継続的な産業水素供給のために商業規模でまだ証明されていません。EcolectroのAEM Electrolyzer Stackは、PFASフリーのイリジウムを含まない膜プラットフォームを使用しています。エコレクトロなぜ緑の水素にAEMを選ぶのですか？EcolectroとRe：Buildのパートナーシップは、産業用のグリーン水素のスケールアップを妨げた高コストを削減することを目的としています。電解剤成分の安価な材料を調達することに加えて、EcoLectroは製造をニューヨークとペンシルベニア州のビルドの植物にアウトソーシングしています。膜の場合、エコレクトロは、耐久性を向上させるために、ニッケル触媒と化学物質の独自のブレンドを使用します。エコレクトロは一度に一歩ずつ進んでいます、と共同設立者兼CEOは言いますガブリエル・ロドリゲス・カレロ。今年、ニューヨーク州ロチェスターにあるRE：Build's Design Plantで開発される同社初の商業規模のユニットは、250〜500キロワットになります。 Rodríguez-Caleroは、彼のチームが2026年にMegawattスケールに達する予定だと言います。ラボスケールを超えて展開するために、再生可能エネルギーのあるAEMの電力を供給することは、重要なエンジニアリングのハードルに直面します。ラボスケールでの高い効率は、化石燃料を搭載した電力の安定した流れを想定していますが、再生可能エネルギーの変動に迅速に対応する能力は広くテストされていません。材料はAEMの厳しいアルカリ条件に耐えなければならないため、膜耐久性は別の課題です。フッ素化ポリマー膜は効率的な選択肢ですが、水を汚染し、永遠の化学物質を導入します。膜の問題を解決するために、フランスのクレルモントフェランドのミシュランとその研究パートナーはコラボレーション彼らはalcal'hylabと呼んでいます。研究者は、エコレクトロと同様のモデルである費用対効果の高い金属触媒とともに、化学物質の混合物を使用して、新しい、より耐久性のある膜を開発します。 Alcal'hylabの目標は、2027年までにこの膜を25 kWのAEM電解スタックに展開することです。「これらの動作条件と長い間互換性のあるポリマーの構造を見つけることは困難です」と言います。ジャック・マダルノ、フランス国立科学研究センターの化学部長。「時間ゼロで非常に良い結果が得られますが、非常に迅速に劣化します。」緑の水素は再生可能な電力と競合できますか？この問題に取り組んでいる多くの研究グループにもかかわらず、緑の水素に関する懐疑論は残っています。産業規模でそれを開発するための科学的および経済的ハードルは、価値のある投資、ミシュランのような会社でさえ、ペンシルベニア大学の物理学者であり、の著者であるジョセフ・ロムは言います水素についての誇大広告：気候を救うための人種における誤った約束と本当の解決策（アイランドプレス、2025年）。「彼らが研究機関と取引をしているという事実は、彼らがどこまで行かなければならないかをあなたに示しています」と彼は言います。確かに、緑色の水素はまだその誇大広告に耐えていません、とエコレクトロのロドリゲス・カレロは言います。「この新しい水素市場のいくつかの採用のペースは、多くの人々が望んでいたものよりも遅かったと思います」と彼は言います。彼は、Ecolectroを、現場でそれを生産する必要がある産業用ユーザー向けに、化石燃料由来の水素と競合するための意味のあるステップだと考えています。しかし、これらの種類のポイントツーポイントからの代替品を超えるために、緑の水素は再生可能電力と競争するのに苦労しています。業界には、水素の長距離を輸送するためのインフラストラクチャもありません。 Romm氏は次のように述べています。「AEMの最大の問題は、水素に1つの問題があるわけではないことです。」サイトの記事からウェブ上の関連記事 #アニオン交換膜緑色の水素の未来

執筆 nipponese 更新 2025年5月19日

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2025-05-13 13:00:00

水素生産のために電解因子を開発している研究者は、技術を拡大するために燃料電池で元々使用されていた膜プラットフォームにますますターニングされています。彼らの戦略：アニオン交換膜を使用しますより費用対効果の高い可能性があります従来の陽子交換膜とアルカリ性アプローチの最良の特徴を組み合わせます。

アニオン交換膜（AEM）テクノロジーにより、カソードとアノード間の負に帯電したイオンの選択的輸送が可能になります。水素燃料電池では、膜は電力を生成するために必要な化学反応を促進するのに役立ちます。水素電解では、膜は水素を酸素から分離することで水を分割するのに役立ちます。

これまでのところ、AEMは小規模でしか展開されていません。しかし、いくつかの再生可能な水素会社はそれを変える態勢を整えています。 5月7日、ニューヨーク州イサカベースのエコレクトロ発表マサチューセッツ州フレーミンガムとのパートナーシップ：米国に高度なAEM電解器を展開するための製造を構築します。また、3月にフランスのタイヤ会社ミシュランといくつかのフランスの研究機関が、ミシュランの再生可能市場への拡大の一環として、これらの膜のより耐久性のあるバージョンを開発するための複数年のコラボレーションを開始しました。

これらの企業、および世界的に他のいくつかの企業は、再生可能エネルギーで生産される「グリーン」水素の長年の約束を果たすためにAEMテクノロジーに賭けています。「これは、私たちが拡大しようとしてきた他の種類の電気分解に関する多くの問題の潜在的な救い主と長い間考えられてきました」と言います。リンジー・モトロー、ヒューストンのマーケットインテリジェンス会社であるダーシーパートナーズの物理学者および研究ディレクター。

スケールアップ緑色の水素他の水素生産方法よりも競争力が低下した課題があります。このフィールドは、電気を使用して水分子を分割して水素を放出する電解因子に依存しています。ほとんどの人は、貴金属触媒とポリマー膜を使用して分子を分割するプロトン交換膜（PEM）を使用するか、電解質溶液で動作するアルカリ電解を使用します。

PEMは、風力や太陽光発電などのさまざまなエネルギー源に応じて、すぐに上下に上下することができますが、イリジウムが必要です。限られた供給。アルカリ電解は資本集約的ではなく、より大きなスケールでより確立されていますが、効率が不足しており、その過酷なアルカリ溶液はシステムの設計を複雑にします。

これにより、グループはAEMに頼りました。AEMは、PEMの高価な金属をニッケルとスチールに置き換えます。そして、それはアルカリ溶液を使用していますが、AEMは少なくともラボ規模では、アルカリの電気分解よりも優れた効率を持っています、とMotlowは言います。

ドイツベースのSaerbeck エナプターテキサス州オースティンに拠点を置くアガスティアは、産業で化学反応と加熱に使用される商業的なメガワットスケールのAEM電解器を提供しています。中国では、2024年9月に山東に拠点を置くハイグリーンエネルギーが、工業公園、コミュニティビル、輸送でのプラグアンドプレイを使用するためのキロワットスケールAEM電解器を立ち上げました。ただし、これらのデモンストレーションは、規模と成熟度が限られたままです。 AEMテクノロジーは、継続的な産業水素供給のために商業規模でまだ証明されていません。

EcolectroのAEM Electrolyzer Stackは、PFASフリーのイリジウムを含まない膜プラットフォームを使用しています。エコレクトロ

なぜ緑の水素にAEMを選ぶのですか？

EcolectroとRe：Buildのパートナーシップは、産業用のグリーン水素のスケールアップを妨げた高コストを削減することを目的としています。電解剤成分の安価な材料を調達することに加えて、EcoLectroは製造をニューヨークとペンシルベニア州のビルドの植物にアウトソーシングしています。膜の場合、エコレクトロは、耐久性を向上させるために、ニッケル触媒と化学物質の独自のブレンドを使用します。

エコレクトロは一度に一歩ずつ進んでいます、と共同設立者兼CEOは言いますガブリエル・ロドリゲス・カレロ。今年、ニューヨーク州ロチェスターにあるRE：Build’s Design Plantで開発される同社初の商業規模のユニットは、250〜500キロワットになります。 Rodríguez-Caleroは、彼のチームが2026年にMegawattスケールに達する予定だと言います。

ラボスケールを超えて展開するために、再生可能エネルギーのあるAEMの電力を供給することは、重要なエンジニアリングのハードルに直面します。ラボスケールでの高い効率は、化石燃料を搭載した電力の安定した流れを想定していますが、再生可能エネルギーの変動に迅速に対応する能力は広くテストされていません。材料はAEMの厳しいアルカリ条件に耐えなければならないため、膜耐久性は別の課題です。フッ素化ポリマー膜は効率的な選択肢ですが、水を汚染し、永遠の化学物質を導入します。

膜の問題を解決するために、フランスのクレルモントフェランドのミシュランとその研究パートナーはコラボレーション彼らはalcal’hylabと呼んでいます。研究者は、エコレクトロと同様のモデルである費用対効果の高い金属触媒とともに、化学物質の混合物を使用して、新しい、より耐久性のある膜を開発します。 Alcal’hylabの目標は、2027年までにこの膜を25 kWのAEM電解スタックに展開することです。

「これらの動作条件と長い間互換性のあるポリマーの構造を見つけることは困難です」と言います。ジャック・マダルノ、フランス国立科学研究センターの化学部長。「時間ゼロで非常に良い結果が得られますが、非常に迅速に劣化します。」

緑の水素は再生可能な電力と競合できますか？

この問題に取り組んでいる多くの研究グループにもかかわらず、緑の水素に関する懐疑論は残っています。産業規模でそれを開発するための科学的および経済的ハードルは、価値のある投資、ミシュランのような会社でさえ、ペンシルベニア大学の物理学者であり、の著者であるジョセフ・ロムは言います 水素についての誇大広告：気候を救うための人種における誤った約束と本当の解決策 （アイランドプレス、2025年）。「彼らが研究機関と取引をしているという事実は、彼らがどこまで行かなければならないかをあなたに示しています」と彼は言います。

確かに、緑色の水素はまだその誇大広告に耐えていません、とエコレクトロのロドリゲス・カレロは言います。「この新しい水素市場のいくつかの採用のペースは、多くの人々が望んでいたものよりも遅かったと思います」と彼は言います。彼は、Ecolectroを、現場でそれを生産する必要がある産業用ユーザー向けに、化石燃料由来の水素と競合するための意味のあるステップだと考えています。

しかし、これらの種類のポイントツーポイントからの代替品を超えるために、緑の水素は再生可能電力と競争するのに苦労しています。業界には、水素の長距離を輸送するためのインフラストラクチャもありません。 Romm氏は次のように述べています。「AEMの最大の問題は、水素に1つの問題があるわけではないことです。」