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Overvoltage decrease of liquid ammonia electrolysis by electrode of nitrogen absorbing material with electrocatalysts

Research Project

Project/Area Number 16K18255
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionWaseda University (2017-2018)
University of Tsukuba (2016)

Principal Investigator

Hanada Nobuko  早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (00606634)

Research Collaborator Noda Suguru  
Sugime Hisashi  
Hori Keisuke  
Akagi Natsuho  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords液体アンモニア / 水素キャリア / 二元系触媒 / 電気分解 / 液体アンモニア電気分解 / 液体アンモニア電解 / 複合ナノ粒子電極触媒 / 気泡観察 / 窒素拡散係数 / 電流効率 / 水素発生 / 電極触媒
Outline of Final Research Achievements

The anode reaction with nitrogen desorption has much larger overpotential than that of a cathode reaction in the electrolysis of liquid ammonia for hydrogen generation. The anode reaction properties were investigated using mono catalyst and binary catalyst electrodes. The catalyst effect on anode reaction was investigated by focusing on the metal nitride formation enthalpy which corresponds to the strength of metal-nitrogen bond. By plotting the current density at the low potential against the metal nitride formation enthalpy, the volcano plot was obtained. The binary metal catalysts of Fe and Pt (Fe-Pt) composited in nanoparticle size or atomic size (alloyed) were prepared. The current density of both Fe-Pt electrodes were lower than that of mono-Fe and mono-Pt at the low potential.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素キャリアとしての液体アンモニアから電気分解により水素を取り出す方法の研究を行った。窒素放出を伴うアノード反応の過電圧を下げるために、一元系もしくは二元系触媒電極を適用した。窒素との結合のしやすさが異なる一元系触媒金属を用いた場合は、低電位での各触媒金属における電流密度と金属窒化物生成エンタルピーの間に相関関係が得られることが明らかになった。二元系触媒は粒子レベルおよび原子レベルでの複合化の影響を調べ、今回検討したPt-Fe系触媒では、一元系触媒よりもアノード反応活性が下がることが分かった。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 3 results) Book (1 results)

  • [Presentation] 液体アンモニア電気分解による水素発生のためのアノード触媒の探索2019

    • Author(s)
      赤木夏帆、堀圭祐、杉目恒志、野田優、花田信子
    • Organizer
      化学工学会第84年会 PA153
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素発生のための高効率アンモニア電気分解2018

    • Author(s)
      花田信子
    • Organizer
      化学工学会第50回秋季大会 PB313
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 液体アンモニア電気分解による水素生成の電気化学特性解明と電極触媒開発2018

    • Author(s)
      花田信子
    • Organizer
      第130回金属物性研究会「固体中の水素と材料特性」
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Effect of Pt deposition amount and surface morphology of Pt-black electrodes on liquid ammonia electrolysis for hydrogen generation2017

    • Author(s)
      Nobuko Hanada
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Fuels and Energy HU‐ACE (Hiroshima University Advanced Core for Energetics)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水素キャリアとしてのアンモニアからの電気分解による水素生成技術2017

    • Author(s)
      花田信子
    • Organizer
      化学工学会東京大会2017
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 液体アンモニア電気分解の過電圧低減のための電極触媒開発2017

    • Author(s)
      花田信子
    • Organizer
      水素化物に関わる次世代学術・応用展開研究会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 水素キャリアとしての液体アンモニアの電気分解による水素生成技術2016

    • Author(s)
      花田信子
    • Organizer
      電気化学会第27回電解プロセス研究会
    • Place of Presentation
      京都大学,京都府宇治市
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Invited
  • [Book] 「液体アンモニアからの電気分解による水素製造」(第5章第3節), 再生可能エネルギーを用いた水素製造2016

    • Author(s)
      花田信子
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      S&T出版
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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