データセンター電力爆食い問題、解決の鍵を握るのは｢プラチナ燃料電池｣（ギズモード・ジャパン）

イマイチ勢いに乗れない燃料電池にとって飛躍のチャンス。 AIブームの影響で、アメリカの電力網にはかつてない負荷がかかっています。2030年までにデータセンターの電力消費量は国内の総消費量の12％近くに達する可能性があるそうです。 専門家は、急増する電力需要に供給の伸びが追いつかないため、電力網の信頼性が脅かされ、電気料金の高騰を招いていると警告しています。

そこでテック企業は電力網に完全に依存することなく、データセンターの電力を自前で調達する方法を模索しています。 選択肢のひとつが、敷地内に燃料電池を導入すること。水素と酸素から電気を生み出す比較的クリーンな発電装置で、触媒（化学反応を速める物質）が反応を促進します。触媒がエネルギーロスを減らすため、全体的な性能も向上し、燃料電池の稼働寿命も延びるわけです。 ただ問題があって、既存の触媒はデータセンターの要求水準を満たすために必要な活性と耐久性に欠けるとのこと。 どういうことかを分解して説明すると、水素を送り込む側（アノード）では反応がサクサク進むのでノープロブレムなのですが、酸素を取り込む側（カソード）は反応がノロノロなので、ここがボトルネックになって、発電効率も寿命も頭打ちになってしまいます。 なので、この問題をクリアするには、酸素を取り込むカソード側に優秀な触媒が必要になるのです。ここから先は、カソード側の話になります。 8月6日に発表された研究結果では、この限界を克服するために設計された新しいアプローチを提案しています。実現すれば、燃料電池の用途はデータセンターだけでなく、エネルギー集約型テックにも広がるかもしれません。

プラチナは最も効果的な触媒のひとつとされていますが、高価なのがネック。燃料電池メーカーとしては、触媒性能を落とさずにできるだけ使用量を抑えたいところです。 これを実現する方法のひとつが、プラチナの塊を微細なナノ粒子に分解すること。そうすれば、反応物質の分子と接触する表面積が大幅に増加します。 この方法によってプラチナの使用量をごく少量に抑えられるのですが、トレードオフもあるんです。ナノ粒子は燃料電池の稼働中に溶解・移動・肥大化することがあり、性能が徐々に低下してしまうそうなんです。 そこで有望視されているのが、プラチナにコバルトなどの金属を組み合わせて原子を規則正しく並べた、｢プラチナ系金属間化合物触媒｣です。燃料電池における触媒の活性と安定性を向上できると期待されています。 ただし、プラチナの利用率を最大化し、ナノ粒子を微細かつ均一に分散させた状態を維持するには、700℃以下で合成する必要があります。 ここでまた別の問題が…。この｢ナノ粒子を微細かつ均一に分散させた状態を維持｣するのは、触媒の活性と耐久性を最大化するために不可欠なプロセスであるにもかかわらず、無秩序な原子配列から高度に規則正しい配列への変化を促すには、この温度では低すぎる場合が多いのだとか。

Kenji P. Miyajima