| Project Area | Surface hydrogen engineering: Utilization of spillover hydrogen and verification of quantum tunneling effect |
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| Project/Area Number |
21H05097
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森 浩亮 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90423087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 芳尚 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50360475)
日沼 洋陽 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80648238)
本倉 健 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90444067)
三輪 寛子 電気通信大学, 燃料電池・水素イノベーション研究センター, 特任准教授 (90570911)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
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| Keywords | スピルオーバー / 表面水素工学 / 量子トンネル / 量子トンネル効果 / 水素スピルオーバー |
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| Outline of Research at the Start |
本領域では、スピルオーバーにより生成した活性水素種を使いこなすための制御因子を正しく理解し、またその画期的な活用法を提案する。さらに、ポテンシャル障壁を透過して化学反応が進行する『量子トンネル効果』の関与を検証し、従来の速度論的・熱力学的概念を覆す新たな反応制御のパラダイムとして利用するための学理(表面水素工学)構築を目指す。目的達成のため、材料化学、触媒化学、電気化学、表面科学、理論計算分野を索引する次世代が、新材料合成、新機能発現、新原理の創出をターゲットに連携する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
気相の水素分子が、酸化物表面上に吸着した金属を介して高活性な単原子として流れ出し、高速に拡散する水素スピルオーバー現象の原理原則は未だブラックボックスである。本領域では、スピルオーバーにより生成した活性水素種を使いこなすための制御因子を正しく理解し、またその画期的な活用法を提案することを目的とした。さらに、ポテンシャル障壁を透過して化学反応が進行する『量子トンネル効果』の関与を検証し、従来の速度論的・熱力学的概念を覆す新たな反応制御のパラダイムとして利用するための学理(表面水素工学)構築を目指した。
目的達成のため、材料化学、触媒化学、電気化学、表面科学、理論計算分野を索引する次世代が、新材料合成、新機能発現、新原理の創出をターゲットに連携した。
A01班（材料化学）は、還元力の強いスピルオーバー水素を駆動力とした特殊合金ナノ粒子合成技術を確立した。さらに、スピルオーバーの支配因子を、TPRやin situ FT-IRを用いたH/D交換反応において定性的に評価した。A02班（触媒化学）は、固体材料・有機分子・金属錯体を触媒活性点として精密に制御・集積させ、水素スピルオーバー現象の特長を最大限引き出した触媒反応システムを開発した。A03班（電気化学）は、プロトン/電子(H+/e-)、またはヒドリド/電子(H-/e-)の混合伝導性を示す新材料を設計開発した。A04班（表面科学）は、水素様素粒子であるミュオンをプローブとする触媒反応オペランドミュオンスピン回転・緩和・共鳴法（μSR法）を利用し、水素拡散のダイナミクスを観察した。A05班（理論化学）は、電荷密度の等密度面の凹凸をもとに、H拡散を自動判定する手法を開発し、スピルオーバーメカニズムの理論的・系統的理解をサポートした。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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