2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K13675
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
齋藤 健一 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 教授 (80302579)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 水素 / メカノケミカル / ボールミル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水素はクリーンなエネルギー源として年々重要になってきている。我々はメカノケミカル法の一種であるボールミリング法による水からの水素発生を研究している。今年度，大別して以下のことが明らかとなった。
水素生成のメカニズムに着目し，反応前後におけるSiの分析（粒子サイズ，元素分析，表面分析），溶液の分析（Si濃度，質量分析）をそれぞれ行い，反応機構を考察した。その結果，以下の結果が得られた。1)粒子サイズは数時間のミリングで数10um～ナノサイズまで減少，2) 反応によりSiの表面酸化が著しく進行し，ミリング数10時間後に酸素の物質量はSiより多くなった，3)反応による溶出した溶液中のSiの濃度，4)質量分析による溶液中のSi生成物の同定，である。これらの結果から，水中でのSiのメカノケミカル反応による水素発生は，Siの表面酸化による反応とSiの溶液の溶解過程での反応と，二つのプロセスが重要であることが明らかとなった。
アルカリ水溶液を用いたSiのメカノケミカル反応を行った。その結果，大量の水素が生成し，その生成量がアルカリ濃度に顕著に依存することを見いだした。また，反応後の水溶液中のSiの濃度を測定し，溶液中のSi濃度，pH，水素生成速度の三者が，よく対応することが明らかとなった。これらの結果から，アルカリ溶液中でのSiのメカノケミカル反応による，水素発生の反応メカニズムを考察した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた研究において，ほぼ予定を消化した。具体的には，I）容器内の温度・圧力変化をその場観測し，状態方程式から水素発生量の時分割観測を行う。II) 発生気体をガスクロマトグラフィー(GC)で定量する。III）Siの走査型電子顕微鏡，動的光散乱，エネルギー分散型X線分析，赤外分光，XPS，ESR測定等より，形状・粒子サイズ，酸化状態，ダングリングボンド等を定量化する。IV) II)～III)の反応時間を変えてサンプリングし，測定・分析を行う。以上I)～IV)の気体発生とSiの時分割観測より，メカノケミカル反応により発生した水素とSiの表面状態の反応動力学を検証したから。特に，水素生成メカニズムについて，当初の計画以上に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｓｉ以外の物質でのメカノケミカル反応，水以外の媒体での水素発生，ならびに生成メカニズムを，時間のゆるすかぎり行う。また，粉砕容器を変えたときの変化も検証する。
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| Causes of Carryover |
次年度での消耗品の利用が高くなることが想定されたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
粉砕ボール，試料などの購入に用いる。
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