物質・材料研究機構（ＮＩＭＳ）はこのほど、所望する特性を持つ材料をＡＩと人との連携により短期間で発見する手法を開発した。同手法を活用し、水の電解装置に必須とされてきた白金族元素を用いない新規電極材料の発見を導くことで水電解装置による水素製造の低コスト化と大規模導入の加速が期待できるという。カーボンニュートラル実現に向け、精製時に二酸化炭素を出さない水素の製造法である水電解技術に対する関心度は高い。しかし、水電解に使用される水電解装置は高価で希少な白金族元素型の電極触媒材料に依存しているのが現状だ。

水電解による水素発生には、酸素発生反応＝Ｏｘｙｇｅｎ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　（ＯＥＲ）　が伴うがＯＥＲは反応速度が遅いという問題があり、一般的には反応を高速化させるためには高価で希少な白金族元素が必須と考えられており、ＯＥＲ電極触媒の低コスト化・大規模化に対する対応に向けて、白金族元素を用いない多元系材料が注目を集めている。一方で、元素の組合せや化学組成は無限にあり、多元系材料で最適な材料組成を発見するためには、膨大なコスト、時間、人的資源が必要となっていた。

ＮＩＭＳ研究チームはデータ数によって予測する手法を変化させて進化することで、所望の特性を示す材料を正確に予測するＡＩ技術を開発。ＡＩと人が連携することで、人のみで全候補材料を網羅的に探索すると６年近くかかる３０００個程度の候補から、１ヵ月でＯＥＲ電極触媒材料に適した新規材料を発見することに成功。

発見された電極触媒材料は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｇという比較的安価かつ豊富な元素で合成可能で、条件によっては従来ＯＥＲ電極触媒材料の中で最もＯＥＲ活性が高いルテニウム　（Ｒｕ）　酸化物を超える電気化学特性を有する特性を示した。

ＮＩＭＳでは「今回発見された元素は白金族元素と比較し地殻存在量が膨大で、水電解装置の大量生産を実現する電極触媒材料であると考えている」とする。

その上で「今回の研究は、人のみでは膨大な時間がかかるより高特性な材料の探索と発見を、短時間のうちに達成できたという点で、ＡＩが人の能力を拡張した事例となった。今後、水電解向け電極材料開発を筆頭に、様々な電気化学デバイスの高効率化を実現する新材料開発を、本研究の成果　（ＡＩと人との連携）　で加速し、カーボンニュートラル実現のための実用技術開発つなげたい」とＮＩＭＳは展望を語った。

（ガスメディア12月12日号より）

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