脱炭素社会の切り札として、世界的に注目が高まる「水素」。その水素を生み出すための重要な装置のひとつが水電解装置です。特に、再生可能エネルギーと相性がよく、高効率な水素製造が可能な固体高分子（PEM：Proton Exchange Membrane）形水電解装置は、次世代の水素製造技術として期待が膨らんでいます。
しかし、このPEM型水電解装置には避けて通れない課題があります。それが、希少金属「イリジウム」への依存です。イリジウムは地球上でも極めて希少なレアメタルで、産出量も限られているため、コスト上昇や供給不安のリスクが常に存在します。
そんな状況を大きく変える可能性を持つのが、今回紹介する「ミルフィーユ構造の膜電極接合体（MEA：Membrane Electrode Assembly）」です。イリジウム使用量をなんと約90％削減できる革新的技術として注目されています。
水素製造のキーテクノロジー「PEM型水電解装置」とは？
水電解装置は、水に電気エネルギーを加えることで酸素と水素を取り出す装置です。その中でもPEM型は、固体高分子膜を使用することで以下のような特徴を持っています。
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高い電流密度で効率良く水素を生成できる
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装置がコンパクトで都市部にも設置しやすい
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起動・停止が素早く、再エネの変動に対応しやすい
これらの理由から、世界中で導入が加速している方式ですが、アノード側（酸素発生反応）に使用される触媒としてイリジウムが必要不可欠なのが課題でした。
希少金属イリジウムの「壁」
イリジウムは白金族金属の1つで、非常に高い耐久性と酸化環境に耐える安定性を持つため、PEM水電解の触媒材料としては最適です。しかし、
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年間の産出量が数トンしかない
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主に副産物として採掘されるため供給量が増えにくい
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需要の増加により価格が高騰
といった背景から、PEM型の大規模普及には「イリジウム使用量の削減」が必須と考えられてきました。
ミルフィーユ構造MEAとは？──レアメタル削減の切り札
● 技術のポイント
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触媒層を多層構造化
触媒を分厚く塗るのではなく、薄く均一な層を積層することで触媒表面積を最大化。 -
反応効率を維持しながら材料削減
従来の触媒量のわずか10％で同等の性能を発揮。 -
MEA全体の耐久性も向上
触媒分布が均一になることで劣化が抑制され、長寿命化につながる。
この構造の導入こそが、イリジウム使用量を90％削減する革新的ブレークスルーとなったのです。
なぜミルフィーユ構造で効率が上がるのか？
触媒は「表面」が反応の中心です。つまり、触媒が内部に詰まっていても反応に関与しない部分が出てしまいます。
ミルフィーユ構造は、
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無駄な内部量を減らし
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反応に有効な表面を最大化
することで、少量でも高効率な触媒反応を実現します。
これは、ちょうど層状のパイを薄く重ねて空気を取り込み、サクサクの食感を作るミルフィーユのように、構造そのものに意味がある技術なのです。
水素社会の実現に向けた「鍵」を握る技術
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装置コストの大幅削減
高価なイリジウムが大きく減ることで、PEM装置の価格は確実に下がります。 -
水素製造コストの低減
装置が安価になれば、水素の製造単価にも直接影響。 -
水素製造設備の大量導入が可能に
レアメタル需給の心配が減るため、世界規模での普及が加速。
この技術は、単なる材料削減ではなく、水素社会への実装を後押しする本質的なイノベーションと言えます。
まとめ：ミルフィーユ構造MEAは「水素製造の常識」を変える技術
水素は、再生可能エネルギー時代の主役とも言えるクリーンエネルギーです。しかし、その普及には水素製造のコストダウンと供給安定化が欠かせません。
PEM型水電解装置の普及を阻んでいた大きな壁を取り除く可能性を秘め、今後の水素エネルギーの拡大に大きく貢献することは間違いありません。
水素社会の実現に向け、こうした新技術の登場がますます期待されます。
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