为实现碳中和（carbon neutrality），绿氢（Green hydrogen）作为下一代能源被寄予厚望。目前，作为商业用途流通的氢气大多是通过分解化石燃料——天然气制取的灰氢(gray hydrogen)。生产绿氢并不容易，目前和灰氢一样，也在开发从天然气中制取氢气且不排放CO₂的方法，但并不能从根本上解决问题。
名古屋工业大学研究生院工学研究科的石井阳祐副教授和川崎晋司教授开发了一种可反复进行太阳能制氢与电池发电的新能源循环。相关研究成果已发表在《Physics Status Solidi》上。
图1 可反复进行太阳能制氢与电池发电的碘化氢（HI）循环（供图：名古屋工业大学）。
在（1）太阳能制氢过程中，碳纳米管促进了氢气的生成。
在（2）电池发电过程中，（1）中生成的碘内包纳米管充当电池发电的电极，通过发电来实现制取氢气。
通过将碘化物离子的氧化反应作为制氢反应的逆反应，有望实现高效制氢。研究团队确认到，与将析氧反应作为逆反应相比，使用碘可以更高效地制氢。
在碘化物离子的氧化反应中，氢气生成时产生的副产物I₂分子会抑制氢气的生成。但研究团队通过使用单层碳纳米管吸收I₂分子，实现氢气的长时间持续生成。
同时，还使用单层碳纳米管中储存的碘作正极，金属锌作负极构建了一个电池，确认其可以发电。通过该发电装置溶液中的碘化物离子返回，再次被用于制氢反应。
通过该发电过程，吸收的碘将转化为碘化物离子，可以再次用于制氢反应的逆反应。研究团队将该过程命名为碘化氢（HI）循环。
研究团队未来计划通过优化改进光催化剂等实验条件，追求更高效的制氢方法，同时，通过进行改变单层碳纳米管的直径和长度的实验，来延长碘化氢（HI）循环的寿命。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
杂志：Physics Status Solidi
论文：Hydrogen iodide energy cycle to repeat solar hydrogen generation and battery power generation using single-walled carbon nanotubes
DOI：doi.org/10.1002/pssr.202300236
