グリーン水素製造技術としての水電解：基礎から最新の研究開発動向、そして将来技術まで

セミナー趣旨

  持続可能な水素社会を実現するためには、より高効率なグリーン水素製造技術の開発が不可欠です。本セミナーでは、その中核技術である水電解反応(酸素発生反応と水素発生反応)について、その基礎(反応メカニズム、教科書的な解釈、基本的なデバイス構成)から、これまでの技術的ブレークスルーとその背景(電極触媒材料の最適化による高性能化とそのメカニズム)、最新の研究開発のトレンド(電極-電解液の統合的な設計)、そして理想的な水電解デバイスに求められる開発要素を概説します。

受講対象・レベル

・水電解デバイス(電極、電解質)の研究開発者
・カーボンニュートラルに資する次世代電解反応(二酸化炭素還元・窒素還元など)の材料開発に携わる方
・電極/電解液界面を含む固/液界面の評価・解析・設計を行っている方

習得できる知識

・水電解反応(酸素発生反応と水素発生反応)の基礎(反応メカニズム、教科書的な解釈、基本的なデバイス構成)
・電解反応の高性能化に向けた電極触媒材料の最適化手法＋実践的なデバイス性能評価手法
・電解反応のさらなる高性能化にむけた電極-電解液の統合的な設計手法＋最新の反応メカニズム可視化手法

セミナープログラム

１．水電解反応の基礎
　1-1.電気化学反応とは？
　　1-1-1.基本的な測定セル構成
　　1-1-2.反応場：電極と電解液の境界(＝界面)
　　1-1-3.電気化学デバイスの性能指標と測定方法
　1-2.水電解反応とは？
　　1-2-1.水素発生反応(カソード反応)
　　1-2-2.酸素発生反応(アノード反応)
　1-3.水電解デバイスとは？
　　1-3-1.代表的な水電解デバイスの方式と特色　
　　1-3-2.水電解デバイスのボトルネック
　1-4.ボトルネックを打破する触媒材料設計
　　1-4-1.何がボトルネックになり、なぜ解決が難しいのか？
　　1-4-2.(教科書的な)ボトルネック解決のための材料設計の考え方
　　1-4-3.実際に提案・利用されている代表的な電極触媒材料の紹介
２．代表的な高性能触媒(酸化ルテニウムや酸化イリジウム)の作動メカニズム
　2-1.反応メカニズム解析
　　2-1-1.Ambient-pressure XPSによる解析
　　2-1-2.X線CTRによる解析
　　2-1-3.オペランド赤外分光法による解析
　2-2.反応メカニズムの知見の触媒設計への応用
　　2-2-1.高性能触媒での反応メカニズム
　　2-2-2.吸着エネルギー制御
　　2-2-3.酸性溶液vs塩基性溶液での違い
３．最新の研究開発動向：電極–電解液の統合設計
　3-1.反応効率向上の鍵：中間体の表面安定性
　　3-1-1.既存手法：電極-反応中間体の相互作用を最適化(＝電極の設計)
　　3-1-2.新規手法：電解液-反応中間体の相互作用を最適化(＝電解液の設計)
　3-2.酸化ルテニウムでの最新事例
　　3-2-1.電解液中カチオンが反応中間体の安定性に与える影響
　　3-2-2.なぜカチオン種の違いで電気化学性能が変化するのか？
　3-3.酸化イリジウムでの最新事例
　　3-3-1.高速UV-Visによる反応メカニズム解析
　　3-3-2.電解液pHが反応中間体の安定性に与える影響
　　3-3-3.なぜ電解液pHが電気化学性能に影響を与えるのか？
　　3-3-4.新しい性能向上のための設計因子：電解液パラメータの提案
４．将来の研究開発課題
　4-1.さらなる反応効率向上：残された課題
　4-2.再生可能エネルギーの活用
　4-3.超純水からのグリーン水素製造からのステップアップ
＜終了後、質疑応答＞

＊途中、小休憩を挟みます。

■講演中のキーワード
水電解、酸素発生反応、グリーン水素、触媒、電気化学 

セミナー講師

 大阪大学 産業科学研究所 エネルギー・環境材料研究分野 准教授 博士（工学）   片山 祐 氏

■ご経歴
2013年3月　京都大学工学部　卒業
2015年3月　京都大学工学研究科　修士課程修了
2016年4月　日本学術振興会特別研究員(DC2)
2016年4月～2017年9月　マサチューセッツ工科大学　訪問研究員
2017年9月　京都大学工学研究科　博士(工学)　短縮修了(江口浩一教授)
2017年10月～2017年12月　マサチューセッツ工科大学　博士研究員
2018年10月～2018年11月　デンマーク工科大学　物理学科　訪問研究員
2018年1月～2022年2月　山口大学　大学院創成科学研究科　助教
2022年9月～2022年10月　インペリアルカレッジロンドン　訪問研究員
2022年3月～　現職
■ご専門および得意な分野・ご研究
電気化学・界面化学・触媒科学
■本テーマ関連学協会でのご活動
電気化学会　編集委員
International Society of Electrochemistry(ISE) Division 3 Vice-Chair
MATSUS Organizer(2023, 2024)

セミナー受講料

【オンライン受講（見逃し視聴なし）】：1名 46,200円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき35,200円

【オンライン受講（見逃し視聴あり）】：1名 51,700円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき40,700円

＊学校法人割引：学生、教員のご参加は受講料50％割引。

主催者

開催場所

受講について

• 配布資料はPDF等のデータで送付予定です。受取方法はメールでご案内致します。
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