東京工業大学、筑波大学、高知工科大学、東京大学の共同研究グループは、ホウ素と水素からなるホウ化水素シートが常温・常圧下において光照射のみで水素を放出することを見出した。これにより、爆発性のある水素の運搬を、高温や高圧を要する従来手法よりもはるかに安全に達成することが可能となるとみられる。

 通称ボロファンとも呼ばれるホウ化水素シートは、2017年9月に本研究者らが初めて合成に成功した。軽元素のホウ素と水素が1:1の組成比で結合した二次元物質のため、質量水素密度が8.5%と極めて高く、爆発リスクのある高圧水素ガスボンベに代わる軽量で安全な水素キャリアとして応用が期待されてきた。

 本研究では、第一原理計算により、紫外線に相当するエネルギーでホウ素の結合性軌道から水素の反結合性軌道へ電子の遷移が起こると予想した。すなわち、紫外線の照射のみで水素の結合が弱められ、水素が発生するのではないかと考えた研究グループは、光源を用いてホウ化水素シートから放出されるガスの分析を行った。

 その結果、第一原理計算の予想通り、紫外線の照射で水素が生成することが確認され、加えてその生成量はホウ化水素シートの質量の8%にもあたることがわかった。

 これまで有望な水素キャリアとされてきたシクロメチルヘキサンのような有機ハイドライドでも、その質量水素密度は6.2%にとどまり、水素放出には300℃以上の加熱を要するという。一方、ホウ化水素シートでは、既往の水素キャリアと比べても極めて大量の水素を、紫外光を照射する単純な操作だけで、室温・大気圧という穏やかな条件で取り出すことができる。

 今後、安全・軽量・簡便なポータブル水素キャリアとして、現行では高圧水素タンクが搭載されている車載用燃料電池などにも、応用が期待されるとしている。

論文情報:【Nature Communications】Photoinduced hydrogen release from hydrogen boride sheets

東京大学

明治10年設立。日本で最も長い歴史を持ち、日本の知の最先端を担う大学

東京大学は東京開成学校と東京医学校が1877(明治10)年に統合されて設立されました。設立以来、日本を代表する大学、東西文化融合の学術の拠点として、世界の中で独自の形で教育、研究を発展させてきました。その結果、多岐にわたる分野で多くの人材を輩出し、多くの研究成[…]

東京工業大学

時代を創る知を極め、技を磨き、高い志と和の心を持つ理工人を輩出し続ける理工大学の頂点

東京工業大学は産業の近代化が急務となっていた1881(明治14)年に東京職工学校として設立されました。設立以来、優秀な理工系人材と卓越した研究成果を創出し続け、現在も日本の理工系総合大学のトップにいます。東京工業大学は高度な専門性だけでなく、教養学を必修とする[…]

筑波大学

学際融合・国際化への挑戦を続け、知性と人間性を備えた人材を育成

学問文化の薫り高い国際都市、筑波サイエンス・シティの中核となる緑あふれる筑波大学。現在の教育体制は9学群・23学類、全ての分野から専門導入的な科目を履修することができ、創造的な知性と豊かな人間性を備えることをめざしています。師魂理才をもって、地球規模課題の解決[…]

高知工科大学

大学のあるべき姿を常に追求し、世界一流の大学を目指す

1997年4月に開学し、システム工学群・理工学群・情報学群、経済・マネジメント学群およびデータ&イノベーション学群(2024年4月新設)という、理系・文系にわたる5学群を擁する公立大学。クォータ制などの先進的な教育システムをいち早く取り入れて、機動的に最先端を[…]

大学ジャーナルオンライン編集部

大学ジャーナルオンライン編集部です。
大学や教育に対する知見・関心の高い編集スタッフにより記事執筆しています。