ケトン/アルコールポリマーの電解水素添加と温和な条件下での水素放出サイクル
A ketone/alcohol polymer for cycle of electrolytic hydrogen-fixing with water and releasing under mild conditions
2016年9月30日 Nature Communications 7 : 13032 doi: 10.1038/ncomms13032
安全で効率のよい水素キャリアの探索が大きな課題となっている。水素添加された有機化合物は、化学結合によって水素を安定かつ可逆的に貯蔵できるため、最近、水素貯蔵材料として研究されている。しかしこれらの有機物は、通常、高温あるいは高圧水素ガスを用いて水素添加されるので、安全性が問題になることが多い。今回我々は、プラスチックシートとして成形でき、室温、水中において-1.5 V（vs. Ag/AgCl）の電圧で簡便に電解水素添加が可能なケトン（フルオレノン）ポリマーについて報告する。このケトンポリマーの水素添加によって生成したアルコール誘導体（フルオレノールポリマー）は、水溶性イリジウム触媒の存在下で加温（80 ℃）することによって水素を可逆的に放出する。ケトンポリマーの使用、プロトン源として水を用いた高効率な水素固定はいずれも、他の（脱）水素化合物や水素添加プロセスとは全く異なっている。取り扱いが容易で成形可能な水素貯蔵ポリマーが開発されたことから、ポケットに入れて持ち運べる水素キャリアの実現可能性が示唆される。
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Finding a safe and efficient carrier of hydrogen is a major challenge. Recently, hydrogenated organic compounds have been studied as hydrogen storage materials because of their ability to stably and reversibly store hydrogen by forming chemical bonds; however, these compounds often suffer from safety issues and are usually hydrogenated with hydrogen at high pressure and/or temperature. Here we present a ketone (fluorenone) polymer that can be moulded as a plastic sheet and fixes hydrogen via a simple electrolytic hydrogenation at −1.5 V (versus Ag/AgCl) in water at room temperature. The hydrogenated alcohol derivative (the fluorenol polymer) reversibly releases hydrogen by heating (80 °C) in the presence of an aqueous iridium catalyst. Both the use of a ketone polymer and the efficient hydrogen fixing with water as a proton source are completely different from other (de)hydrogenated compounds and hydrogenation processes. The easy handling and mouldable polymers could suggest a pocketable hydrogen carrier.
