【岡山大学】「ナノの力」で水素社会を拓く！次世代触媒の合成法開発に成功～貴金属フリーでエネルギー問題解決へ～

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2025.12.31

目次（content）

夢の水素社会へ一歩！岡山大学が拓く次世代触媒の可能性

夢の水素社会へ一歩！岡山大学が拓く次世代触媒の可能性

持続可能な社会の実現に向けて、クリーンエネルギーとしての水素はますます注目を集めています。しかし、水素を効率的に生成するためには、高価な貴金属触媒が不可欠であり、これがコストや資源の課題となっていました。

そんな中、国立大学法人岡山大学と名古屋工業大学、名古屋大学、金沢大学、慶應義塾大学、福岡工業大学の共同研究グループが、この課題に光を当てる画期的な研究成果を発表しました。原子レベルに薄い半導体材料「遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）」を用いた、新しいナノスケールのネットワーク構造の合成法を開発し、貴金属フリーでの水素発生触媒としての可能性を実証したのです。

貴金属フリーの水素発生触媒が「ナノの力」で進化

今回の研究の最大のポイントは、貴金属を使わずに高い水素発生触媒能を持つTMDCのデンドライト（樹枝状）構造を合成できたことです。従来の触媒が抱えていたコストや資源の制約を大きく緩和し、水素エネルギーの普及を加速させる可能性を秘めています。

研究グループは、単層TMDCと成長基板の間に形成される極めて微小な空間を化学反応の場として利用する、独自の「ナノリアクタ」手法を開発しました。このユニークなアプローチにより、ナノスケールのデンドライト構造の合成に成功し、その水素発生（HER）触媒能を実証しました。

TMDCは原子3つ分の厚みしかない二次元物質であり、機械的な柔軟性と優れた電気・光学特性を兼ね備えています。この原子層物質をデンドライトと呼ばれるナノネットワーク構造にすることで、電気化学的機能が飛躍的に向上することが期待されています。

この技術が解決する課題と未来への期待

今回の研究成果は、私たちの社会が直面するいくつかの重要な課題の解決に貢献する可能性があります。

エネルギー問題の解決: 高効率な水素発生触媒は、水素製造のコスト削減に直結します。これにより、燃料電池車や水素発電など、水素を基盤とするクリーンエネルギーシステムの普及が加速し、持続可能な社会の実現に大きく寄与するでしょう。
次世代デバイス開発の加速: TMDCのナノネットワーク構造は、その優れた電気・光学特性から、より高性能で小型な光電子デバイスの実現にも期待が寄せられています。例えば、フレキシブルディスプレイや超小型センサーなど、これまで想像できなかったような製品が生まれるかもしれません。
貴金属依存からの脱却: 白金などの貴金属は高価で資源が限られています。この新技術は、貴金属を使用しない「貴金属フリー」であるため、資源の制約や国際情勢による価格変動リスクを低減し、安定した材料供給に貢献します。

スタートアップ企業が学ぶべきこと：研究開発から生まれるイノベーション

この研究は、スタートアップ企業にとっても多くの示唆を与えます。鈴木弘朗研究准教授が「さまざまなバックグラウンドをもつ研究者と協力することで、材料のポテンシャルを引き出すことができました。私たちだけでは気が付くことができなかった新しい発見をできたことが大変嬉しかった」と語るように、学際的な共同研究の重要性が浮き彫りになります。

深い技術（ディープテック）領域でのイノベーションを目指すスタートアップは、基礎研究にしっかりと根ざし、異分野の専門家との連携を積極的に模索することで、自社だけでは到達し得ないブレークスルーを生み出すことができるでしょう。長期的な視点と、既存の枠にとらわれない発想が、未来を切り開く鍵となります。

導入後のメリットと今後の展望（応用可能性）

この技術が実用化された際のメリットと今後の展望を考えてみましょう。

メリット:

生産性向上とコスト削減: 貴金属に代わる安価で高効率な触媒が利用できるようになれば、水素製造プロセスの大幅なコスト削減と生産性向上が期待できます。
競争力強化: 新しい触媒材料をいち早く導入することで、関連産業（エネルギー、化学、自動車など）は、環境規制への対応や持続可能性の観点から、国際的な競争力を強化できるでしょう。
環境負荷の低減: 貴金属採掘に伴う環境負荷を回避し、よりクリーンな技術でエネルギーを生産することが可能になります。

今後の展望:

今回の成果は基礎研究段階ですが、今後は実用化に向けたさらなる研究開発が不可欠です。具体的には、合成プロセスのスケールアップ、触媒の耐久性向上、そして様々な環境下での性能評価などが課題となるでしょう。これらの課題をクリアすることで、自動車の燃料電池、産業用の水素製造装置、さらには新しいタイプの電子デバイスなど、多岐にわたる産業分野での応用が期待されます。今回の研究は、まさにその大きな一歩と言えるでしょう。

研究グループからのメッセージ

岡山大学の鈴木弘朗研究准教授は、今回の研究について次のようにコメントしています。

「さまざまなバックグラウンドをもつ研究者と協力することで、材料のポテンシャルを引き出すことができました。私たちだけでは気が付くことができなかった新しい発見をできたことが大変嬉しかったです。今後も学際的な研究を推進していきます。」

論文情報と研究資金

本研究成果は、2025年12月4日に独国Wiley-VCH発行の学術雑誌「Small Structures」に掲載されました。

論文名: Dendritic WS2 Nanoribbon Networks Grown in Interfacial Confinement Space: Edge-Rich Architectures for Enhanced Hydrogen Evolution
掲載誌: Small Structures
著者: Hiroo Suzuki†, Kaito Hirata†, Yuta Takahashi, Shun Fujii, Masaaki Misawa, Tomoharu Tokunaga, Ichiro Nakaya, Yutaro Senda, Yasuhiko Hayashi, Yasufumi Takahashi（*責任著者、†共同筆頭著者）
DOI: https://doi.org/10.1002/sstr.202500542
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/sstr.202500542

本研究は、JSPS科研費、JST創発的研究支援事業、JST ACT-X、松籟科学技術振興財団研究助成、ヒロセ財団研究助成、花王芸術・科学財団花王科学奨励賞、中部電気利用基礎研究振興財団研究助成、慶応大学次世代研究プロジェクト推進プログラム、文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業、文部科学省世界トップレベル研究拠点プログラム（WPI）の支援を受けて実施されました。

まとめ：持続可能な社会を支えるナノテクノロジー

岡山大学を中心とした研究グループによる今回の二次元半導体ナノネットワーク構造の合成法開発は、水素エネルギーの普及を加速させ、次世代の光電子デバイスの可能性を広げる画期的な成果です。貴金属フリーという特徴は、コスト削減や資源問題の解決に貢献し、持続可能な社会の実現に向けた大きな一歩となるでしょう。今後の実用化に向けたさらなる研究開発に期待が高まります。