物質・材料研究機構（ＮＩＭＳ）と東京工業大学の研究チームは、液体水素の大規模な輸送と貯蔵に不可欠なオルソ／パラ水素変換触媒材料の設計原理を明らかにした。日本の水素経済の発展を大きく前進させる可能性もある。

2 個の水素原子からなる水素分子は、オルソ水素とパラ水素の２つの形態で存在する。通常、水素分子は７５：２５（オルソ：パラ）の割合で存在。だが、オルソはパラよりもエネルギー的にわずかに安定性に欠けるため、徐々に冷却されるとパラに変換し、最終的には１００％パラの安定した液体水素となる。

解決すべき課題は、この変換の速度が遅いことだ。液体水素貯蔵や輸送のために水素ガスを急速に加熱、冷却するとオルソからパラへの変換が遅れ、エネルギー的に不安定なオルソがかなり残る。このオルソは貯蔵中も変換を続け、エネルギー放出と液体水素の気化を引き起こし、大きなロスをもたらす。

この問題を解決するには、水素ガスを液化する前に触媒を使ってオルソ／パラの変換を促進する必要がある。だが、従来の触媒材料ではこの迅速な変換を促進するには不十分であり、より効果的な触媒の開発が必要とされてきた。

研究では金属やイオン性結晶を含む１７０種類以上の固体材料について、オルソ／パラ水素変換の触媒活性を広範囲に評価。これにより酸化マンガンとコバルトが、従来の酸化鉄ベースの触媒に比べて優れた触媒性能を持つことが明らかになっている。さらに、オルソ／パラ水素変換における触媒活性の程度に影響を与える因子が特定された。

研究グループは「液体水素は、特にオーストラリアや中東のような水素生産・輸出国と日本のような水素輸入国との間の長距離海上輸送において重要な役割を果たす」とし「研究で発見された触媒設計指針と高性能触媒は、日本における水素経済の発展を大きく前進させると期待される」とコメントした。