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A breakthrough in renewable energy research has led to the development of a cost-effective and highly efficient iron-based catalyst for water oxidation.

 

This innovation mimics natural photosynthesis while overcoming the limitations of expensive metal catalysts. The newly developed polymerized iron complex, poly-Fe5-PCz, boasts exceptional stability and near-perfect Faradaic efficiency, making it a game-changer for hydrogen production. By leveraging abundant materials, the study paves the way for scalable, sustainable energy solutions that could transform clean energy storage and industrial hydrogen generation.

 

Harnessing Water Oxidation for Renewable Energy

 

Water oxidation is a key process in renewable energy, particularly for hydrogen production and artificial photosynthesis. By splitting water into oxygen and hydrogen, it offers a clean and sustainable energy source. However, replicating the efficiency and stability of natural photosynthesis in artificial catalysts — especially in water-based environments — remains a major challenge. While catalysts made from rare metals like ruthenium are highly effective, their high cost and limited supply make them impractical for large-scale applications.

 

To overcome this, a research team led by Professor Mio Kondo from the Institute of Science Tokyo (Science Tokyo), Japan, developed a more sustainable and affordable catalytic system using widely available metals. Their study, published today (March 5) in Nature Communications, presents a promising alternative for advancing clean energy technology.

 

Introducing the Pentanuclear Iron Catalyst

 

The study introduces a novel pentanuclear iron complex, Fe5-PCz(ClO₄)₃, which possesses a multinuclear-complex-based catalytically active site and precursor moieties for charge transfer sites. Kondo explains, “By electrochemically polymerizing this multinuclear iron complex, we create a polymer-based material that enhances electrocatalytic activity and long-term stability. This approach combines the benefits of natural systems with the flexibility of artificial catalysts, paving the way for sustainable energy solutions.”

 

 

Poly-Fe5-PCz is a promising and efficient catalyst for water oxidation, offering a viable solution for hydrogen production and energy storage. Credit: Science Tokyo

 

 

Synthesizing and Characterizing the Catalyst

 

The researchers synthesized the Fe5-PCz(ClO₄)₃ complex using organic reactions like bromination, nucleophilic substitution, Suzuki coupling reactions, and subsequent complexation reactions. The synthesized complex was characterized by mass spectrometry, elemental analysis, and single-crystal X-ray structural analysis.

 

The researchers then modified glassy carbon and indium tin oxide electrodes by polymerizing Fe5-PCz using cyclic voltammetry and controlled potential electrolysis to afford a polymer-based catalyst, poly-Fe5-PCz.

 

The charge transfer ability and electrocatalytic performance of poly-Fe5-PCz were evaluated through electrochemical impedance spectroscopy and oxygen evolution reaction (OER) experiments with oxygen production quantified by gas chromatography, respectively.

 

Outstanding Performance and Stability

 

The results were highly promising. Kondo explains, “Poly-Fe5-PCz achieved up to 99% Faradaic efficiency in aqueous media, meaning nearly all the applied current contributed to the OER. The system also exhibited superior robustness and a reaction rate under rigorous testing conditions compared to relevant systems.

 

Additionally, poly-Fe5-PCz demonstrated enhanced energy storage potential and improved electrode compatibility, making it suitable for a wide range of renewable energy applications.” Its high stability was further confirmed by long-term controlled potential experiments, a key advantage for hydrogen production and energy storage technologies.

 

Implications for Sustainable Energy

 

The study’s findings have significant implications for sustainable energy. The use of iron — an abundant, non-toxic metal — ensures the system is both eco-friendly and cost-effective, offering a viable alternative to precious metal-based catalysts. Its stability under operational conditions addresses a major challenge in artificial catalytic systems, where long-term catalyst degradation often limits performance. Moreover, the system’s performance in aqueous environments makes it suitable for applications in water splitting.

 

Toward Scalable Hydrogen Production

 

“Optimizing poly-Fe5-PCz synthesis and scalability could further enhance its performance, paving the way for industrial-scale hydrogen production and energy storage. Our study opens new possibilities for integrating the system into broader energy technologies, paving the way to a more sustainable future,” concludes Kondo.

 

Reference: “Iron-complex-based catalytic system for high-performance water oxidation in aqueous media” by Takumi Matsuzaki, Kento Kosugi, Hikaru Iwami, Tetsuya Kambe, Hisao Kiuchi, Yoshihisa Harada, Daisuke Asakura, Taro Uematsu, Susumu Kuwabata, Yutaka Saga, Mio Kondo and Shigeyuki Masaoka, 5 March 2025, Nature Communications.

 

Source:  Fuel Cells Works

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ロンドンを拠点とするカノウ・キャピタル創設者兼最高投資責任者(CIO)ニシャント・グプタ氏は、「太陽光や風力、水素、燃料電池などクリーン関連のセクター全体が今は死んだも同然だ」と語った。

米国での政治的逆風や戦争によって悪化するエネルギー危機、金利高止まりといった逆境に直面し、クリーンエネルギー業界の大部分が失速している。S&Pグローバル・クリーン・エネルギー指数は過去1年で20%下げた。これに対しS&P500種株価指数は16%上昇している。

トランプ政権下の米国では気候変動関連の政策が後退しており、グリーン重視の投資家の多くが様子見の姿勢だ。

グプタ氏は、昨年自らのファンドを立ち上げる以前は運用資産約27億ドル(約4000億円)のヘッジファンド、クリーン・エナジー・トランジションで働いていた。「ファンダメンタルズは非常に悪い」と言及した上で、「長期的なことではなく、足元の弱さについて話している」と述べた。

その弱さは数年前から徐々に顕在化してきた。新型コロナウイルスのパンデミック(世界的大流行)後にグリーン関連資産の価値は最初の大きな打撃を受け、投資戦略の売り込みも難しくなった。この機に乗じ米共和党は、環境・社会重視で投資する戦略を禁止したり訴訟の可能性をちらつかせたりした。

そうした逆風が吹く中でも、クリーンエネルギー移行に向けた長期のニーズは依然存在すると、グプタ氏は指摘。約1億ドルの資産を管理する同氏のヘッジファンドは、需給の力学を通じて必然的に価格が上昇する市場の発掘に集中的に取り組む。

グプタ氏は「エネルギー移行関連の投資は1兆8000億ドル程度から、2030年までに5兆-6兆ドルに増加する見込みだ」と指摘。「そのうち約3分の1がサプライチェーンに費やされるのを踏まえ、サプライチェーンのボトルネックを中核の投資機会として特定するのに重点を置いている」と話す。

同氏が注目する投資機会の一例は、ノースカロライナ州に拠点を置くインガソール・ランド。エア・ガスコンプレッサー、真空システムやポンプといったエネルギーフロー制御機器を製造する。

インガソール・ランド株にはキャピタル・グループやバンガード・グループ、ブラックロックなどが投資しており、過去3年間で約80%上昇。今年は7%下げている。

「コンプレッサーの耐用期間にかかる電気代は購入価格を容易に上回る可能性もあり、効率的な機器や継続的な性能向上への投資が、長期的で大幅な節約につながる可能性がある」とグプタ氏は説明している。

クリーンエネルギー業界、今は死んだも同然-ヘッジファンド創設者(Bloomberg) - Yahoo!ニュース

 

クリーンエネルギー業界、今は死んだも同然-ヘッジファンド創設者(Bloomberg) - Yahoo!ニュー

(ブルームバーグ): 再生可能エネルギー投資から今はリターンを得られない。グリーンエネルギー移行に特化したヘッジファンドの創設者が、ファンド立ち上げ1年未満のタイミングでこ

news.yahoo.co.jp

 

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German tech giant Bosch has reportedly halted its plan to incorporate a hydrogen fuel cell production line into its South Carolina facility.

In an online statement, Bosch said the $200m expansion was delayed in mid-2024, after the hydrogen fuel cell mobility market experienced “significant changes over the past year.”

Bosch added that while hydrogen “continues to be growth area… and a key technology for the path to an electrified future,” the company plans to “re-evaluate the investment for local fuel cell manufacturing when region market demand increases.”

The expansion plans for the Anderson County facility were first announced in 2022, with production scheduled to ramp up through 2026, bringing an estimated 350 new jobs to the area.

 

Bosch stated it had already begun construction on the extra 147,000 square feet required for the fuel cell production line, along with additional rooms for quality-critical processes.

H2 View understands that the South Carolina state and Anderson County would have backed the expansion with funds.

In August 2022, the company said, “The fuel cell stacks produced in Anderson will drive hydrogen-powered trucks coming to the roads of the US in the next few years.” Last month (February), Bosch announced it will cease development of solid oxide fuel cells (SOFC) in a bid to focus efforts on PEM-based hydrogen production technologies, amid slow market development for stationary hydrogen solutions. Bosch had partnered with Ceres to develop its systems, but the German firm announced it will treat its minority interest in Ceres as a “non-core financial investment” and explore divesting the stake.

Bosch halts expansion plans for fuel cell production line at its US factory: reports | Technology | H2 View

 

Bosch halts expansion plans for fuel cell production line at its US factory: reports

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トヨタ自動車は、第3世代となる新型燃料電池(FC)システムを初披露した「H2 & FC EXPO 水素・燃料電池展」において2月19日、水素・燃料電池関連の取り組みに関するプレゼンテーションを実施。水素ファクトリーの山形光正プレジデントが「持続可能な水素社会実現に向けて」と題し、燃料電池製品開発とエコシステムについて語った。


商用ユースの課題にどう応えるか?

山形氏は、これまでの燃料電池(水素事業)の実績として、乗用車や『MIRAI(ミライ)』と『クラウン FCEV』が約2万8000台を販売。外販の燃料電池ユニットは約100社、2700台を販売、小型トラックでは161台、バスは150台を超える販売があったと発表。2023年7月の水素ファクトリー設立以来、水素の事業化や普及に邁進してきたが、商品を進化させ、競争力を上げていくのはもちろん、「つくる、はこぶ、つかう」の水素全体における供給から需要創出、エコシステムも同時に作り上げていく必要があると感じたという。

グリーンイノベーション(GI)基金事業としてCJPTが行ってきた実証では、58社のパートナーに使ってもらい、228万5423kmを走行管理(2月18日時点)。パートナーからは、「スムースな加速で疲れない」「振動が少なく荷崩れしない」という評価の一方で、「軽油と水素の価格差が苦しい」といった意見やメンテナンスへの不安、車両価格のダウンを望む声などが聞かれた。それにより、商用ユースの厳しい目を持った顧客の希望に応えられるような商品力・開発が必要だと認識したという。

そこで今回発表されたのが、開発中の第3世代の燃料電池システムだ。耐久性を2倍に引き上げ、ディーゼルエンジン同等の性能でメンテナンスフリーを実現。燃費性能を20%アップすると共に、セルの設計や製造プロセスなどを見直し大幅なコスト低減を行う。

ラインナップは3種類。乗用向け、汎用向けそして商用車向けのユニットを用意する。商用のニーズに応えるべく商品力を鍛え、従前から展開する乗用車にも発展させていきたい考えだ。

水素エコシステムの構築に向けて

続いてエコシステムの構築について。まず示されたのは各国における水素普及の現状だ。FCトラック販売にといては中国が約9割を占める(2023年販売実績)。山形氏は「このスピード感はどこからくるのかというと、中国は縦方向に2ライン、横方向に2ラインの主要都市を感染物流道路を水素ハイウェイにするという政府の構想があります。この構想に対し、OEM、物流事業者、水素製造共有事業社、そして物流を管理する高速道路事業者の4プレーヤーが政府主導のもと、幹線物流計画に対する貢献を宣言し、そこに地方政府も含めた様々な車両購入補助や水素科学の補助、場合によっては高速道路の無料化といったようなインセンティブが出ることで、一気に進んでいるというのが今の中国の状況です」と話す。

欧州でも有力なパートナーとの連携を強化していく。2023年のダイムラートラックに続き、2024年にはBMWとの提携の強化を発表している。 エコシステムの構築に関しては、自社のオランダ周辺における物流にFC大型トラックを使うことで、トヨタ自ら需要家になりシステム作りへの貢献をスタートした。 また、パリオリンピック2024の開催もあり、HysetCo*のMIRAIタクシーのフリートモデルは700台まで導入が進んだ。

* トヨタモーターヨーロッパが2019年に水素モビリティのさらなる推進を目指して設立した合弁会社。エアリキード、idex、STEPの3社と共同で設立された。

そして日本でも、政府主導で幹線物流の脱炭素化を目指し小型トラック大型トラックを計画的に配備していく取り組みが進んでいる。 「今回、(福島から福岡までの)重点地域については、1kgの水素に対して700円の補助をいただけるという非常に大きな政府のサポートが発表されています。 各国で先駆けて進められている事例に日本でもしっかり取り込むことで、ここからかなりスピードを上げて水素化が進んでいくと思っています」

一方で、水素ステーションの運営費用、設備が停止してしまうなどといった、運営上の様々な問題が課題としてある。 山形氏によれば、「こういったことにも、たくさんの会社の方が自ら手を挙げ貢献していただいている」という。トヨタ生産方式によってオペレーション改善のサポートを行っているほか、各企業が自社の技術を用いて水素ステーションの耐久性向上に協力している。さらに、国としても韓国の水素ステーションの運用コストの低さを参考に、国内法令の適正化を進めているそうだ*。

*水素ステーションの充填用ホースは、年数や充填回数により交換タイミングが定められている。韓国の交換寿命は日本の2~3倍だという。このような長寿命のホースを日本でも使えるようにすれば(安全性の確認・規定とホースの技術開発はセットで進められているが)、交換のために水素ステーションの運用を止める回数を減らすことができる。

このような動きをJHyM(ジェイハイム)、JH2Aといった水素団体が自ら牽引して、運営コストを下げるための取り組みをスタートした。政府も2030年に水素の価格を30円/Nm3(ノルマルリューベ)にするという目標を掲げている。

「こういったことが実現していきますと国際的にも競争力がある価格になってきますし、今ディーゼル車を使っている事業者の方にも非常に近い運営費用で水素を使っていただける世界が来る。まだ課題はたくさんありますが、この1年はたくさんの方が意志を持ってこのような動きを開始してくださったというのがとても大きかった。今後も皆さんと一緒にこれらを実現していきたいと思います」(山形氏)

商用水電解装置は5MW級と20MW級の2ラインナップ

その後のプレゼンテーションでは、2024年2月に発表された大規模水電解システム(装置)を共同開発に関して、水素ファクトリーの濱村芳彦チーフプロジェクトリーダーと千代田化工建設 フロンティアビジネス本部長 常務執行役員の松岡憲正氏が協業の進捗について語った。

 

 

トヨタの燃料電池開発とエコシステム構築、水素ファクトリー山形プレジデントが展望語る…商用水電解装置も本格稼働へ | レスポンス(Response.jp)

 

トヨタの燃料電池開発とエコシステム構築、水素ファクトリー山形プレジデントが展望語る…

トヨタは、「H2 & FC EXPO 水素・燃料電池展」において、水素・燃料電池関連の取り組みに関するプレゼンテーションを実施。燃料電池システムの開発とエコシステム、商用水電解装置の進捗な

response.jp

 

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German tech giant Bosch has reportedly halted its plan to incorporate a hydrogen fuel cell production line into its South Carolina facility.

In an online statement, Bosch said the $200m expansion was delayed in mid-2024, after the hydrogen fuel cell mobility market experienced “significant changes over the past year.”

Bosch added that while hydrogen “continues to be growth area… and a key technology for the path to an electrified future,” the company plans to “re-evaluate the investment for local fuel cell manufacturing when region market demand increases.”

The expansion plans for the Anderson County facility were first announced in 2022, with production scheduled to ramp up through 2026, bringing an estimated 350 new jobs to the area.

 

Bosch stated it had already begun construction on the extra 147,000 square feet required for the fuel cell production line, along with additional rooms for quality-critical processes.

H2 View understands that the South Carolina state and Anderson County would have backed the expansion with funds.

In August 2022, the company said, “The fuel cell stacks produced in Anderson will drive hydrogen-powered trucks coming to the roads of the US in the next few years.” Last month (February), Bosch announced it will cease development of solid oxide fuel cells (SOFC) in a bid to focus efforts on PEM-based hydrogen production technologies, amid slow market development for stationary hydrogen solutions. Last month (February), Bosch announced it will cease development of solid oxide fuel cells (SOFC) in a bid to focus efforts on PEM-based hydrogen production technologies, amid slow market development for stationary hydrogen solutions.

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Bosch halts expansion plans for fuel cell production line at its US factory: reports

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