2016 Fiscal Year Research-status Report
触媒を付与した窒素吸蔵材料電極適用による液体アンモニア電気分解反応の過電圧低減
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16K18255
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
花田 信子 筑波大学, システム情報系, 助教 (00606634)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 窒素拡散係数 / 電流効率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高体積水素密度、高質量水素密度を有する液体アンモニアから、電気分解により水素を室温で取り出せ得る。分解電圧が1.0Vと高すぎることが課題として挙げられ、窒素が放出するアノード反応の過電圧が格段に大きい。本研究は2種類の触媒を付与した窒素吸蔵材料をアノード電極として適用して、アノード反応の過電圧低減を図ることを目的とする。水素透過係数が大きいとされるbcc型金属に対して、窒素の拡散係数を文献調査した結果、水素の拡散係数に対しては10桁程度小さくなるがCrやMoが比較的小さな値を示すことが分かった。今後は、これらの金属の板をアノード電極として、液体アンモニア電気分解の電圧-電流密度曲線を測定する。電圧-電流密度曲線より反応が起きる電位を選定して定電圧電解を行うことにより、電気化学的な窒素吸蔵能を明らかにする。
また本年度は、液体アンモニア電気分解の電流効率が100%に達しないという課題に対してその要因を調べた。ガラスを窓材とした耐圧の観察用電気分解セルを設計し、分解時の溶液の様子が観察できるようにした。特にカソード反応での副反応を調べるために、カソード電位を掃引させた結果、－0.3V(vs Pt)以下の条件で電位が低くなるにつれて、電解液がより濃い青色に変化する様子が観察された。この結果より、アンモニア電解時には溶媒和電子が電解液中に生じて青色を呈していることが明らかになった。今後は、この青色を呈す反応と電流効率との関係を定量的に調査する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
液体アンモニアの電流効率低下の課題が判明したため、その要因解明を優先して行った。平成28年度計画分の「窒素吸蔵材料の電気化学的な窒素吸蔵能の把握」については、文献調査のみで実験に着手できておらず、進捗がやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
液体アンモニアの電流効率低下については、電極改善により過電圧を低減しても課題となるため、今後も引き続き要因解明を行い、電流効率を向上させる電解質の検討を行う。「窒素吸蔵材料の電気化学的な窒素吸蔵能の把握」については、選定した試料を対象として実施する。H29年度分の計画である「2種類の触媒を付与した窒素吸蔵材料を用いたアノード電極の検討」についても実施する。また、カーボン材料を用いた高表面積の電極を基板として、窒素吸蔵材料を担持させる方法も検討する。
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| Causes of Carryover |
平成28年度計画分の「窒素吸蔵材料の電気化学的な窒素吸蔵能の把握」については、文献調査のみで実験に着手できておらず、進捗がやや遅れたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
窒素吸蔵材料の電気化学的な窒素吸蔵能の把握」および、H29年度分の計画である「2種類の触媒を付与した窒素吸蔵材料を用いたアノード電極の検討」を実施するため、試料素材費一式、電気分解セル部品一式、試験装置部品一式、調整ガス購入用として使用する。また、機関異動に伴い測定に必要な備品の不足が明らかになったため新たに購入する予定である。
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Research Products
(2 results)
