東北大学 研究AIと物理の融合で水素貯蔵材料の設計図を描く
―高容量と実用圧力を両立する材料探索を加速し、水素エネルギー社会の実現へ貢献―
【注目の成果：共同研究・産学連携のためのチェックポイント】
 | 固体水素貯蔵材料の探索を加速する指針を得る |
【産学連携対象 全学共通分野 Discovery Saga】
【持続可能な開発目標（SDGs）】
【Sagaキーワード】
2026年6月11日 11:00
研究者情報
〇材料科学高等研究所 教授 Hao Li研究室ウェブサイト
発表のポイント
文献情報から構築した水素貯蔵材料データベースDigHydと、解釈可能な機械学習手法である「シンボリック回帰」(GoodRregressor)（注1） を組み合わせ、侵入型金属水素化物（注2）の性能を支配する物性因子を特定しました。水素貯蔵量は「金属原子の大きさ（平均金属原子半径）」と「熱の伝わりやすさ（平均熱伝導率）」に、室温平衡圧（注3）は「格子の硬さ、変形しやすさ（平均せん断弾性率と平均ポアソン比）」に、それぞれ主に支配されることを明らかにしました。
実用的な室温平衡圧（日常の環境、約 1 atm）のもとで高い水素貯蔵量を示す材料の具体的な設計ルートを提示し、固体水素貯蔵材料の探索を加速する指針を得ました。
発表概要
水素は次世代エネルギーキャリアとして期待されていますが、その実用化には、水素を安全かつ高密度に貯蔵できる材料の開発が課題となっています。国立大学法人東北大学の研究グループは、固体水素貯蔵材料の一種である侵入型金属水素化物について、水素貯蔵量wと室温平衡圧Peq,RTが、物理的に意味のある少数の記述子によって説明できることを明らかにしました。本研究では、文献情報から構築した水素貯蔵材料データベースDigHydと、解釈可能な機械学習手法であるシンボリック回帰GoodRegressorを組み合わせ、原子半径、熱伝導率、弾性特性などが水素貯蔵性能を支配する仕組みを解析しました。その結果、実用的な平衡圧 （約1 atm） 付近で高い水素貯蔵量を実現するための材料設計指針を示すことに成功しました。本成果は、データ科学と物理的な理解を結びつけた水素貯蔵材料探索の新たな道筋を示すものであり、2026年5月25日（現地時間）に英国王立化学会の学術誌Chemical Scienceに掲載されました。
図1. 本研究の流れ。文献データベース DigHyd からPCT測定データを整理し、シンボリック回帰手法GoodRegressorにより重要な記述子を抽出、材料設計へつなげます。
用語解説
注1. シンボリック回帰：データから予測式そのものを探索する機械学習手法。ブラックボックス型の機械学習と異なり、どの特徴量が結果に効いているかを人が解釈しやすい。注2. 侵入型金属水素化物：金属原子がつくる結晶格子のすき間に、水素原子が入り込んで形成される水素化物。水素の出し入れが速く、室温付近で扱いやすい材料が多い一方、重量あたりの水素貯蔵量が低くなりやすい。
注3. 室温平衡圧（Peq,RT）：室温で水素化物と水素ガスが平衡にあるときの圧力。実用上は、水素を吸蔵・放出しやすい圧力範囲に入ることが重要となる。
論文情報
タイトル：A unified descriptor framework for hydrogen storage capacity and equilibrium pressure in interstitial hydrides著者：Seong-Hoon Jang*, Di Zhang, Xue Jia, Hung Ba Tran, Linda Zhang, Ryuhei Sato, Yusuke Hashimoto, Yusuke Ohashi, Toyoto Sato, Kiyoe Konno, Shin-ichi Orimo*, Hao Li*
*責任著者：東北大学未踏スケールデータアナリティクスセンター Seong-Hoon Jang准教授、東北大学材料科学高等研究所/金属材料研究所 折茂 慎一 所長/教授、東北大学材料科学高等研究所 Hao Li教授
掲載誌：Chemical Science
DOI：10.1039/D6SC03089K
詳細（プレスリリース本文）
問い合わせ先
（研究に関すること）東北大学未踏スケールデータアナリティクスセンター
准教授 Seong-Hoon Jang
TEL: 022-795-3407
Email: jang.seonghoon.b4*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）
教授 Hao Li
TEL: 022-217-5922
Email: li.hao.b8*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（報道に関すること）
東北大学材料科学高等研究所（WPI-AIMR）
広報戦略室
TEL: 022-217-6146
Email: aimr-outreach*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
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