グリーン水素の製造方法は、高性能、低コスト、そして環境負荷の低減を兼ね備えたソリューションへと移行しつつあります。その中でも、最も有望な革新技術の一つが陰イオン交換膜水電解（AEM WE）です。

高度なアルカリ電解法は、数十年にわたり商業的に利用されており、大規模な水素製造において依然として最も成熟した技術である。ギガワット規模での導入が可能であるため、現在、世界最大級のグリーン水素プロジェクトのいくつかで採用されている。この技術は濃アルカリ環境下で稼働し、通常は30％（w/w）の水酸化カリウム（KOH）溶液を使用する。

この手法は効果的で比較的安価である一方、強アルカリ性の電解液を必要とし、再生可能エネルギー源との統合に関してしばしば制約に直面する。一方、プロトン交換膜水電解（PEM）は柔軟性が高く、よりコンパクトな設計が可能だが、主にイリジウムといった高価な貴金属に依存している。

希少な鉱物の管理を可能にする設計を持つ新技術として、AEM WEは、プラチナ、パラジウム、イリジウムといった希少かつ高価な電気触媒への依存を低減することを目的として考案された。実際、AEMシステムは、ニッケル、鉄、その他の遷移金属など、地球上に豊富に存在する原材料をベースにした触媒や部品を中心に設計されている。

AEM電解はアルカリ式電解の概念に基づいていますが、電気化学セルの陽極と陰極を分離するために、従来の隔膜の代わりにイオン伝導性膜を採用しています。この技術は、より穏やかなアルカリ条件下で動作し、従来のアルカリ式電解槽に比べて大幅に希薄なKOH溶液（通常は1 M KOH）を使用します。

膜材料に関しては、PFASに関連する世界的な規制要件が絶えず進化していることを踏まえ、水素産業では、これらの化学物質に対する監視の強化に対応するため、PFASを含まない膜への移行がますます進んでいます。その結果、AEM WEは、高い電気化学的性能と、ライフサイクル全体にわたる環境性能の向上を両立させることを目指しています。

最近、EUの資金提供を受けたいくつかの研究プログラムでは、AEM電解槽向けの非貴金属触媒および部品の開発に焦点を当てています。その最終的な目標は、膜式システムの運用上の利点と、アルカリ電解で一般的に使用される材料を組み合わせた電解槽を導入し、設備投資コストと、重要原材料に対する地政学的依存に伴うサプライチェーンのリスクの両方を低減することです。こうした状況下で、デ・ノラ社は複数の研究コンソーシアムに積極的に参画し、電気触媒の設計および配合に関する知識と確固たる専門知識を提供している。

例えば、ENDURIONプロジェクトは、セルおよびスタックの設計における革新を通じて、高効率かつ耐久性に優れた加圧式AEM電解槽の実現に注力している。並行して、HyPrAEMプロジェクトでは、システムの性能、耐久性、および産業規模での拡張性を向上させるため、新しい高圧AEM電解槽の開発を進めている。

重要金属の使用削減はAEM WEにとって主要な目標であるが、持続可能性は触媒の選定だけにとどまらない。大規模な水素導入をめぐる懸念の一つとして、淡水の消費が挙げられる。従来の電解システムは一般的に高純度の水を必要とするが、これは水不足や干ばつに直面している地域では課題となり得る。

このため、デ・ノラ社が参画している欧州の複数の研究コンソーシアムでは、品質の低い原料水を用いた電解の実現にますます注力している。

例えば、ANEMELプロジェクトは、将来の水素生産が直面する主要な課題の一つである「超純水への依存度の低減」に取り組んだ。これは、品質の低い水流でも動作可能な先進的な膜、触媒、およびシステムコンポーネントの開発を通じて達成された。

精製度の低い水での運転を可能にしたANEMELは、同じく欧州の資金援助を受けたASTERISKプロジェクトへの道筋を築く一助となった。このプロジェクトでは、研究者らが、海水を水素生産の原料として直接利用できるようにするための新素材やシステム設計について調査を行った。

総じて、貴金属への依存を制限し、PFASを含まない材料を採用し、淡水の消費を最小限に抑えることは、将来の環境および規制上の要件を見据えつつ、脱炭素化を支える水素技術の開発に向けた、より広範な取り組みを反映している。

結論として、デ・ノラを含む複数の電解槽および部品メーカーは、自社の循環型設計原則に沿い、希少で地理的に集中して産出される白金族金属への依存度を低減するため、AEM WEとその産業への実用化について研究を進めています。その目的は、堅牢性と高性能を兼ね備え、かつ現在市販されている技術と同等の運用特性を備えたシステムを開発することにあります。