高効率OER触媒電極としての二金属NiFe薄膜合成のためのDCマグネトロンスパッタリング
DC Magnetron Sputtering for Synthesizing Bimetallic NiFe Thin Films as Efficient OER-Catalyzing Electrodes
本研究では、貴金属系RuO2/IrO2に代わる、地球上に豊富に存在するNiFe化合物を用いた水電解用酸素発生反応(OER)触媒電極の合成手法として、DCマグネトロンスパッタリングを系統的に調査した。SS-316L基板上に様々なFe含有量を持つNiFe薄膜(約200nm)を成膜し、組成、形態、構造、電気化学的特性を評価した。走査型電子顕微鏡では柱状構造、X線回折ではNiFe固溶体の形成が確認された。Fe比はOER性能に強く影響し、Fe24Ni76組成が最も高い活性を示し、10 mA・cm−2達成のために361 mV vs. RHEの過電圧、1.7 V vs. RHEで363 mA・cm−2の電流密度を達成した。X線光電子分光法は、Fe24Ni76の活性向上は金属Niの酸化増加と触媒活性を持つ酸化物種の密度増加に起因することを示唆した。これらの結果は、スパッタリングされたNiFe薄膜が、特に最適化された組成において、次世代水電解システム向けの有望なスケーラブルかつ低コストなOER電極であることを示している。
本記事は、水電解用酸素発生反応(OER)触媒として、貴金属系代替となるNiFe薄膜をDCマグネトロンスパッタリングで合成する手法を示した学術研究であり、現時点で実用化や企業の事業化発表などの具体的な投資判断事象は確認できない。しかし、グリーン水素製造のコスト低減に直結する要素技術の進展として、長期的にはエネルギー関連スタートアップや水電解装置メーカーの競争力評価において注視すべき基礎研究である。ただし現段階では投資判断に直結する具体的な事象ではない。