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摘 要：日本东芝宣布开发出一种水电解用大型电极制造技术，通过改善成膜条件，将铱的使用量降低到以往的1/10，同时实现了单次面积高达5m2的均匀成膜。此外，东芝在该膜基础上进行了MEA产品开发，并已委托水电解槽制造商对开发的MEA产品进行评估测试，计划于2023年度后实现产品化。
关键字：水电解用大型电极制造技术、铱、电极催化剂、水电解电极、大型成膜技术、MEA产品
在通过电解将水分解为氢气和氧气（水电解）从而获得氢气的过程中，一般采用铱作为电极催化剂。东芝于10月7日宣布开发了一项新技术，能够将铱的使用量降低到以往的1/10，同时成膜规模可高达5m2。
电解水的方法大体分为三类，即采用碱性溶液（KOH）的“碱水型”，采用贵金属作为催化剂的“PEM型”(PEM，即Polymer Electrolyte Membrane，固体聚合物电解质膜)”，以及采用约700℃高温蒸汽的“SOEC型”。
三种方式均存在挑战：碱水型存在碱性溶液的浓度管理和后期处理问题；PEM大量使用贵金属，因而价格高、采购难度大；而SOEC则尚处于开发阶段。
水电解的三种主要类型各有优劣
三种类型当中，PEM水电解的操作相对简单。据估计，未来10年内，每年将需要13.6GM的PEM水电解槽，而贵金属铱的所需量将约为1吨。然而，铱的开采量并不高，因此亟需降低水电解设备当中铱的用量。
PEM水电解的原理是，由电解质膜（离子在其中移动），阳极（IrO2催化剂层）以及阴极（碳纸/Pt催化剂）构成基本单元——MEA（膜电极组件），然后多层堆叠构成电堆，电解水产生氢气。以往将IrO2粉末涂布于多孔钛基材上构成阳极，但该方法的问题在于，一旦降低铱的用量，就会导致涂布不均匀，不仅会使活性降低，还会使电流集中在单个粒子上，降低MEA寿命。
水电解槽的构造图
水分解为氢和氧的过程在MEA上进行