Construction of a metamaterial magnetostrictive water electrolysis cell that generates hydrogen from vibrations

• Project/Area Number: 25K01115
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 栗田 大樹 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (40643226)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 内山 智貴 東北大学, 工学研究科, 助教 (10780447) ; 水上 孝一 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (20794019)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2028: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2027: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2026: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2025: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
• Keywords: 磁歪 / 水素 / メタマテリアル

Outline of Research at the Start

水素社会の実現においては、水素製造法の低コスト化および水素の自給自足が喫緊の課題である。本研究は、振動する磁歪材料からコイルを介して得た電流を磁歪材料へ再び供給することで水電解を行う。本研究では、メタマテリアル構造設計によって発電性能と耐久性の両立を図るとともに、次世代放射光計測技術を活用して磁歪電極のナノ構造を解明・制御する。すなわち、本研究はマクロおよびナノの両面からアプローチを行い、未利用の振動エネルギーを活用して磁歪電極を介した水電解により水素を製造する新たな技術基盤を構築し、将来的には我が国および世界のカーボンニュートラル実現と水素の自給自足の達成に貢献することを目的とする。