2017 Fiscal Year Research-status Report
酸化ストレス低減の検出を目指した水素分子の超迅速分析法の開発
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16K17923
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松浦 宏昭 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (50558418)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 電気化学センサ / 溶存水素 / 含窒素カーボン / 絶対定量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度の計画では、多孔性カーボンフェルト基材への表面改質を試みると共に、その水素酸化活性の評価や実際に水素の絶対定量が可能かの検討を行う計画であった。平成２８年度に平成２９年度の計画を一部前倒しして実施した研究で得られた知見を基に、多孔性カーボンフェルト基材の表面改質条件を精査（試薬濃度や印加電圧、印加時間等）したところ、当初改質条件として強酸溶液を広く使用できると考えていたが、特定の強酸でのみ表面改質が効率良く進むことが判明した。この結果を基に、平成２８年度に実施した表面改質状態との関係を考察した結果、強酸であるという必然性よりも、強酸が解離したことで生成した陰イオンの効果が本改質方法に大きな影響を及ぼすことを把握した。これは、カーボン基材の表面改質を効率的にかつ高密度に触媒活性点を導入するための大きなブレークスルーとなる成果であると認識している。一方、カーボン基材の種類によっても、表面改質の度合いが変わることを各種電気化学測定による評価から把握することもできた。さらに、水素分子の電解効率を従前の水素の測定手法と比較するために、フロー法による水素分子の電気化学式センサの構築も行い、その内容もふまえて論文として投稿、掲載を果たした。
また、当該研究に該当する学会での研究講演や一部新聞の記事として、水素水の正確な測定方法に関するインタビューとその内容が記事として掲載されるなど、研究成果を社会に対して発信することもできた。加えて本研究成果については、一部の企業も興味を示しており、企業ニーズの把握にも努めた。
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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
水素分子の絶対量分析法の確立とセンサへの応用を視野に入れ、平成２９年度は測定試料が瞬時に拡散し、その全量が速やかに電解できる電極の構築を目指して、多孔性のカーボンフェルトを基材として採用し、それに平成２８年度の得られた知見を基に表面改質を行う条件を設定・精査した。その結果、当初想定していなかった強酸溶液の種類の影響が顕著に見受けられることや、強酸中の陰イオンの影響が表面改質の大きなキーポイントになっていることを把握できた。このことは、表面改質の最終的な条件出しに大きく寄与する知見となっている。また、プロトタイプの水素分子の絶対量分析用測定セルも試作し、電極の大きさや厚み、試料の拡散性も評価の対象にして検討を進めてきた。当初予定していた市販の多孔性カーボンフェルト基材を活用できるとの判断により、引き続きこれまでの検討結果を基にして最終年度に向けたセンサ特性の検証が実施できるものと判断できる。以上の理由から、平成２９年度の研究進捗状況は、おおむね順調に進捗していると判断された。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度に、多孔性カーボンフェルトの改質条件を大きく左右する要因や、その表面の活性点の高密度化が見込まれる条件を見出したことができたため、引き続き迅速に全量電解が可能な水素分子の検知電極材料について、最適な作製条件を見出すことを目指す。また最近、多孔性カーボンフェルト基材の種類とその電気化学特性が大きく異なる知見を、本研究室の別のテーマから見出した。そのため、スタートとなる基材の電極反応特性が高いカーボンフェルトが選定できれば、その基材を改質してより水素分子の電解酸化に対して高活性を示す検知電極が作製できると判断しており、予備的な評価の結果そのような兆候があることを把握した。このため、今後の推進方策（最終年度である平成３０年度）は、電極特性面で迅速に水素分子が全量電解できる多孔性カーボンフェルト検知電極を創製し、引き続き水素センサとしての特性評価を並行して行いながら、測定条件の最適化を図り、本研究課題の最終目的である水素分子の絶対量分析法を確立することを目指す。また、実試料を模倣した試験水によるセンサ特性の評価を進め、溶存水素センサとしての性能を把握することを目指す。
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| Causes of Carryover |
消耗品調達価格の当初見込みからの変更により、当初予定額との差異が生じた。本件は、研究計画に影響するものではない範囲であると判断し、本予算は最終年度使用額として計上する。
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