―水を加えるだけで水素を発生― ガスアトマイズ Ca–Mg 合金粉末が常温で高効率水素生成を達成

高知工科大学

2026年1月13日 10時19分

【概要説明】

　水素エネルギーは、利用時に二酸化炭素を排出しないため、クリーンエネルギーとして期待が高まっています。しかし、水素は可燃性が高く、安全性の観点から、貯蔵・輸送・供給が難しいという課題が存在します。

　また、水素を発生させる方法として、水の電気分解やスティームリフォーミングといったものがありますが、前者は電気を必要とし、後者は高温環境を用意しなければならず、水素の生成に特別な環境を必要とします。

　高知工科大学のKajai Chayanonさん（当時：大学院修士課程２年、2025年９月修了）と藤田武志教授（理工学群／総合研究所カーボンニュートラル材料研究センター）は、安全かつ大量に製造することが可能な「ガスアトマイズ粉末」に着目し、ガスアトマイズ法(*1) で製造したCa–25 at.% Mg合金粉末（カルシウム:マグネシウム＝３:１の割合で混ざり合っている）を常温の水で加水分解したところ、高効率で水素が発生することを明らかにしました。

　この方法は、常温環境でも利用可能で、携帯性にも優れるという点から携帯型水素供給装置や緊急用電源ユニットへの応用が見込まれます。

　また、この合金粉末の微細構造を評価したところ、微細なCaリッチ相と Mg₂Ca相が反応効率を高めていることを確認しました。

　この成果は、2026年1月１日、International Journal of Hydrogen Energyに掲載されました。

【研究内容と成果】

１gの合金粉末に常温（25℃）の水100ｍLを加えると、ほぼ完全に加水分解が進行し、短時間で高い水素収率を得ることに成功しました。約10分間で得られた水素量が（水蒸気補正後）約737～760mL/gに相当する高い生成性能を示しました。
水温を60℃まで上昇させると、反応速度および総生成量はさらに向上し、最大で約835mL/g（未補正値）を達成しました。
微細構造解析（SEM/TEM/EDS）により、ガスアトマイズ粉末が直径約６～65µｍの球状で、酸化が少なく、ナノスケールでCaリッチ相とMg₂Ca相が緻密に分散していることが確認されました（図２）。この微細構造が水の浸透経路を短縮し、連続的な加水分解反応を可能にしていると考えられます。

図２　左:走査電子顕微鏡像　中央:カルシウム、右:マグネシウムのマッピング　ナノスケールでCaリッチ相とMg₂Ca相が緻密に分散していることがわかる。

【他材料との比較】

　単一元素のCaフレーク（カルシウム切片）は、反応速度が速いものの制御が難しく、MgH₂は表面に形成される緻密なMg(OH)₂皮膜により途中で反応が停止する傾向があります。一方、本研究で得られたガスアトマイズ粉末は、高出力・反応制御性・安全性・製造拡張性のバランスに優れていることが明らかになりました。