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Elucidation of the mechanism for hydrogen storage ceramics using in-air ERDA

Research Project

Project/Area Number 18K04948
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
Research InstitutionWakasa wan Energy Research Center

Principal Investigator

Suzuki Kohtaku  公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター, 研究開発部, 主任研究員 (40705612)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 土屋 文  名城大学, 理工学部, 教授 (90302215)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsイオンビーム分析 / 水素 / リチウム化合物 / X線回折 / ガス分析 / リチウムジルコネート / TOF-ERDA / XRD / 加熱ガス分析 / In-air ERDA / セラミック / 大気中分析 / ERDA / 水素吸蔵材 / In-Air-ERDA / リチウム酸化物
Outline of Final Research Achievements

Ceramics such as lithium zirconate absorb water vaper and carbon dioxide in air, and desorb hydrogen gas when heated. To elucidate the mechanism, we measured element distributions in lithium zirconate from the surface using ion beam analysis. Hydrogens exist in the lithium zirconate, and lithium condenses near the surface. From these results and X-ray diffraction, we suggest a absorption scenario. A lithium hydroxide is created when water adheres at the surface by hydrogen/lithium exchange, and the lithium hydroxide absorbs carbon dioxide, then a lithium carbonate is created.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リチウムジルコネートは水を分解・吸収し、加熱により水素ガスを発生することができるため、クリーンな水素製造に利用できる可能性がある。近年の持続可能なエネルギー社会を構築するためには、二酸化炭素等を排出しないエネルギー循環構造が必要であり、水素はその一つの選択肢となるが、現状ではクリーンな水素製造が課題である。リチウムジルコネートでは数百℃とそれほど高くない温度領域で水素が発生するため、自然エネルギーや工場排熱等の利用による水素製造を見込むことができる。本研究が進展し、水素発生量等の改善により実用化が期待される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Quantitative Ion Beam Analysis for Light Elements using In-air and High Depth Resolution Systems2020

    • Author(s)
      Suzuki Kohtaku、Ishigami Ryoya、Yasunaga Kazufumi、Yasuda Keisuke
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: 45 Issue: 4 Pages: 97-101

    • DOI

      10.14723/tmrsj.45.97

    • NAID

      130007884013

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • Year and Date
      2020-08-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Light element analysis of ceramics using in-air ERDA and TOF-ERDA2020

    • Author(s)
      Suzuki K.、Tsuchiya B.、Yasuda K.、Nakata Y.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms

      Volume: 478 Pages: 169-173

    • DOI

      10.1016/j.nimb.2020.06.024

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 常温水分解により吸収されたLiCoO2中の水素同位体その場分析2021

    • Author(s)
      加藤僚、宇佐見太毅、土屋文、鈴木耕拓、佐々木知子
    • Organizer
      日本金属学会 春の大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] In-Situ Hydrogen Analysis in Lithium-Cobalt Oxides by Water Uptake at Room Temperature Using Air-Elastic Recoil Detection2020

    • Author(s)
      R. Kato, T. Usami, B. Tsuchiya, T. Sasaki, and K. Suzuki
    • Organizer
      イオンビームによる表面・界面の解析と改質 特別研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] リチウムコバルト酸化物の水素吸収特性2020

    • Author(s)
      加藤僚、宇佐見太毅、土屋文、鈴木耕拓、佐々木知子
    • Organizer
      日本金属学会 秋の大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 常温水分解によるリチウムコバルト酸化物の水素吸収特性2020

    • Author(s)
      加藤僚、宇佐見太毅、小寺拓、五十嵐勝生、鈴木耕拓、土屋文
    • Organizer
      第30回材料フォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 常温大気雰囲気に曝されたリチウム-ジルコニウム酸化物の二酸化炭素吸収蓄積過程2020

    • Author(s)
      五十嵐勝生、加藤僚、宇佐見太毅、小寺拓、鈴木耕拓、土屋文
    • Organizer
      第30回材料フォーラム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Hydrogen Analysis of Ceramics by using In-air and TOF-ERDA2019

    • Author(s)
      K. SUzuki, B. Tsuchiya, K. Yasuda, and Y. Nakata
    • Organizer
      23rd International Workshop on Inelastic Ion-Surface Collisions
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantitative Ion Beam Analysis for Light Elements by using In-air and High Depth Resolution Systems2019

    • Author(s)
      K. Suzuki, K. Yasuda, and B. Tsuchiya
    • Organizer
      29th Annual Meeting of MRS-J, Symposium F
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] イオンビームを用いた軽元素分析手法と最近の分析事例2019

    • Author(s)
      鈴木耕拓、石神龍哉、安永和史、安田啓介
    • Organizer
      (日本学術振興会)荷電粒子ビームの工業への応用第132委員会 第238回研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Performance of the in-air-ERDA system at WERC2018

    • Author(s)
      K. Suzuki
    • Organizer
      第19回「イオンビームによる表面・界面解析」特別研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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