溶存鉄の不純物が停電時のグリーン水素電解槽の劣化を促す研究

再生可能エネルギー由来の電力で水を電気分解して作るグリーン水素の製造において、水に溶けた鉄の不純物が、停電など電力供給が途切れた際の電解槽の劣化を進めることが示された。

電解槽は、水に電流を流して水素と酸素に分ける装置である。電極や膜を積み重ねたスタックと呼ばれる部分が中核にあり、ここの状態が装置全体の性能と寿命を左右する。太陽光や風力は発電量が変動するため、電解槽は電力の増減に合わせて停止と再始動を繰り返す運転になりやすい。

電解槽に供給する水には、わずかな金属イオンや不純物が含まれる。水処理によって取り除くのが一般的だが、配管や装置の金属部材から鉄イオンが溶け出す可能性があり、それが電極や触媒の表面に付着すると反応性が落ちることは、従来から指摘されてきた。

電解槽は水素製造設備の中でも高額な機器であり、寿命が短くなれば交換費用が増え、水素の製造単価に直結する。電解槽の耐久性は、グリーン水素の事業性を左右する重要な要素である。

対策としては、供給水の水質管理を強化して鉄などの金属イオンを低く保つことや、停電時に装置を安全に止める手順を見直すことが考えられる。装置の材料選定を含めた設計面での対応も検討課題になる。

今後は、こうした劣化要因を現場の運転条件と結びつけて評価し、水質基準や停止・再始動の運用指針に反映できるかが焦点になる。実機での検証が進むかどうかが、電解槽の耐久性向上を判断する材料になるだろう。