水素貯蔵材料の水素脱離反応機構解明と新規低脱離温度材料の創生

• Project Area: Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
• Project/Area Number: 26108722
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Toyota Central R&D Lab., Inc.
• Principal Investigator: 梅垣 いづみ 株式会社豊田中央研究所, 分析部 量子ビーム解析研究室, 副研究員 (20638522)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2015: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2014: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: 水素貯蔵材料 / ミュオン / イオン拡散 / 水素貯蔵 / エネルギー / 量子ビーム / 水素化マグネシウム / 水素

Outline of Annual Research Achievements

この研究は水素貯蔵材料の水素放出の前駆現象である固体中の水素拡散についての研究である。最終的な目的は、水素が系外に放出される際の表面での水素の挙動を超低速ミュオン顕微鏡を用いて調べ、水素放出温度低下の機構を解明し、新規材料創生につなげる。今年度の成果は以下である；
（１）今年度は、超低速ミュオンを用いた実験の基礎となる、バルク試料における水素拡散を、ミュオンスピン回転緩和（muSR）法で調べた。
（２）当該年度には間に合わなかったが、2016年4月には今年度準備してきた、muSR測定のその場測定を実施し、水素放出時前後の水素拡散を調べることに成功した。測定に用いられた試料容器には管が取り付けられており、放出された水素を集められる。今年度は実験を実施する施設の担当者と協力し、測定用の試料容器と測定系を構築した。
（３）水素拡散の理解を深めるために、これまでに報告例が多くなされているリチウム拡散から類推することを目指した。系外から挿入脱離する、グラファイトについて調べた。リチウムが挿入されたグラファイト層間化合物中のリチウムの拡散をmuSRによって観測することに成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 正ミュオンで捉える材料中のダイナミクスと負ミュオンによる元素分析 (2016)
  • Author(s): 梅垣いづみ
  • Journal Title: 中間子科学会会報誌「めそん」 Volume: 41 Pages: 24-26
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 2014-2015年度公募研究者 (2015)
  • Author(s): 梅垣いづみ
  • Journal Title: 文部科学省 科学研究費補助金「新学術領域研究」平成23年度-27年度超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア Newsletter Volume: 4 Pages: 32-33
• [Journal Article] In situ μ+SR measurements on the hydrogen desorption reaction of magnesium hydride (2014)
  • Author(s): I. Umegaki, H, Nozaki, M. Harada, Y. Higuchi, T. Noritake, M. Matsumoto, S-i. Towata, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, A. Koda, Y. Miyake, and J. Sugiyama
  • Journal Title: Journal of Physics Conference Series Volume: 551 Pages: 012036-012041
  • DOI: 10.1088/1742-6596/551/1/012036
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] μSRによるグラファイト層間化合物中のリチウムイオン拡散測定 (2016)
  • Author(s): 梅垣いづみ, 野崎洋, 川内滋博, 佐和田博,M. Mansson, F.Coomer, M.Telling,杉山純
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北学院大学、宮城県仙台市
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] ミュオンで捉える水素貯蔵材料中の水素ダイナミクスとin situ測定 (2016)
  • Author(s): 梅垣いづみ
  • Organizer: 日本学術会議公開シンポジウム「物性物理学・一般物理学分野」
  • Place of Presentation: 日本学術会議, 東京都港区
  • Year and Date: 2016-03-11
• [Presentation] Preparation for experiments on hydrogen storage materials with ultra slow muon microscope (2016)
  • Author(s): Izumi Umegaki, T. Fukano, H. Nozaki, M. Harada, Y. Highuchi, M. Matsumoto, T. Noritake, K. Miwa, A. Koda, Y. Miyake, E.J. Ansaldo, J. H. Brewer
  • Organizer: International USMM ＆ CMSI workshop
  • Place of Presentation: 東京大学,東京都文京区
  • Year and Date: 2016-01-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 水素貯蔵材料の水素脱離反応機構解明と新規定脱離温度材料の創生 (2014)
  • Author(s): 杉山純, 梅垣いづみ
  • Organizer: 「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」領域会議第3回
  • Place of Presentation: 仙台、東北大学
  • Year and Date: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [Presentation] Hydrogen Dynamics during a Desorption Reaction of Hydrogen Storage Materials (2014)
  • Author(s): I. Umegaki, H. Nozaki, M. Harada, Y. Higuchi, T. Noritake, M. Matsumoto, S-i. Towata, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, A. Koda, Y. Miyake, and J. Sugiyama
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [Presentation] In-situ μ+SR experiment during hydrogen desorption reaction in MgH2 (2014)
  • Author(s): I. Umegaki, H. Nozaki, M. Harada, Y. Higuchi, T. Noritake, M. Matsumoto, S-i. Towata, E. J. Ansaldo, J. H. Brewer, A. Koda, Y. Miyake, and J. Sugiyama
  • Organizer: The 13th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance
  • Place of Presentation: Grindelwald, Switzerland
  • Year and Date: 2014-06-01 – 2014-06-06
• [Book] 「超低速ミュオン顕微鏡が開く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」ニュースレター4号 (2015)
  • Author(s): 梅垣いづみ
  • Total Pages: 1
  • Publisher: 文部科学省科学研究費補助金「超低速ミュオン顕微鏡が開く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」