2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of porous materials with single-graphene walls
| Project/Area Number |
17H01042
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
西原 洋知 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (80400430)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | グラフェン / 多孔体 / 弾性 / キャパシタ / 燃料電池 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
単層グラフェン多孔体の更なる展開を目指し、各種用途に向けた応用検討を行った。まず、ホットプレスによる高密度ペレットの調製と水素貯蔵への応用に関する検討を行った。ゼオライトを鋳型として合成される単層グラフェン多孔体「ゼオライト鋳型炭素」は炭素材料としては最高レベルの約3800m2/gの比表面積をもつが、体積当たりの比表面積は647 m2/cm3程度に留まっているため、体積当たりの水素貯蔵量が小さいことが課題であった。そこで酸化グラフェンをバインダーとして少量混合してホットプレスを行うことで、グラフェンから成る高密度ペレットを調製した。酸化グラフェンとゼオライト鋳型炭素の系ではホットプレス中に炭素エッジサイトにおいて大量のラジカルが発生し、これが化学結合の形成を促進して強靭なペレットが調製可能であることを見出した。ホットプレス処理の条件を最適化したところ、体積当たりの比表面積を最大で1686 m2/cm3（従来の2.6倍）まで引き上げることに成功した。調製した高密度ペレットは、体積当たりの水素貯蔵量として、10.5 g/Lを達成した。一方で、高密度ペレットは77KのN2吸着量が異常に大きく、細孔内部においてN2が固体に近い密度で存在していることが示唆されるなど基礎科学的にも興味深い結果が得られた。水素吸蔵の他にも、高分子固体形燃料電池用のカソードPt担体としての応用検討、全固体Li/S電池正極担体としての応用検討を実施し、それぞれの分野で単層グラフェンナノ多孔体の利点と高いポテンシャルを実証することができた。さらに、量産化に向けた安価な材料合成法に関する検討も行い、従来は鋳型除去に必須であったフッ酸を利用しないより安価で大量生産に適した調製ルートの開拓にも成功した。
|
| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
[Presentation] Synthesis of graphene mesosponge using HCl-dissolvable materials as a template2021
Author(s)
Shogo Sunahiro, Keita Nomura, Shunsuke Goto, Masanori Yamamoto, Rui Tang, Takeharu Yoshii, Junko Nomura Kondo, Takashi Kyotani, Hirotomo Nishihara, in Fossil & Renewable Energy, 2021/3/1-3, Web (US), Editon edn., 2021, vol. 3/3.
Organizer
Fossil & Renewable Energy
-
-
[Presentation] セルロースの加水分解反応における酸化カーボンブラックの触媒作用の解明2021
Author(s)
我部篤, 高月瑛, 平谷正彦, 金枝雅人, 栗原祥晃, 青木崇行, 間嶋寛紀, 石井孝文, 尾崎純一, 西原洋知, 京谷隆
Organizer
炭素材料117委員会第338回委員会
-
-
-
-
-
-
