理化学研究所（理研）は，白金ナノ粒子（PtNP）/炭素ナノマテリアル（CNM）複合体から成る高効率な水電解水素発生触媒を発見した（ニュースリリース）。
水素（H2）は，使用しても二酸化炭素（CO2）を排出しない次世代のクリーンエネルギーとして注目されている。
しかし，生産される水素の96%は石炭，石油，天然ガスなどの化石燃料に由来し，副生成物として二酸化炭素が発生する。そのため，温室効果ガスである二酸化炭素を発生しない，環境に優しい水素の生産方法が求められている。
近年，水（H2O）の電気分解によって，陽極で酸素（O2），陰極で水素を発生させる「水電解」が注目されている。水電解は，太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー由来の電源と組み合わせると，二酸化炭素を排出せずに水素を生産することができる。
特に，プロトン交換膜（PEM）水電解は，高いエネルギー効率と水素発生効率を示すことから，環境調和型の水素生産方法として期待が高まっている。
しかし，PEM水電解の水素発生触媒には貴金属の白金（Pt）が使用されており，市販の触媒である白金/炭素（Pt/C）のPt担持量は，1cm2当たりミリグラム（1,000分の1グラム）オーダー。
そのため，研究グループは高価なPtの担持量を最小限に抑え，触媒の性能を向上させることができれば，PEM水電解のコストと水素発生の高効率化が可能になると考え，研究を開始した。
研究グループは，炭素ナノマテリアル（CNM）に着目。水の電気分解（2H2O→2H2＋O2）による水素発生のために，水中でPtNPとCNM（単層カーボンナノチューブ，グラフェン，アセチレンブラック）を直接複合化した3種類の水素発生触媒を開発し，それぞれをプロトン交換膜（PEM）水電解の陰極に用いた。
その結果，各陰極で，既報の白金系水素発生触媒と比べておよそ100分の1の白金量で水素が発生すること，および電流密度100mA/cm2で150時間連続して水素が発生することが分かった。
特に，開発した触媒の一つであるPtNP/単層カーボンナノチューブ触媒は，白金量が市販の白金/炭素触媒の470分の1であるにもかかわらず，270倍も高い質量活性（白金の単位質量当たりの電流値）を示したことから，高価な貴金属の使用量を減らすコスト効率の高いアプローチであるといえる。
研究グループは，この研究成果は，次世代のクリーンエネルギーである水素を用いた脱炭素社会の実現に貢献できるとしている。
