2021 Fiscal Year Research-status Report
Hydrogen storage of Mg composite nanoparticles by controlling of the nano-interface
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18K14089
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小川 智史 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70739101)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノ複合材料 / 表面・界面物性 / 水素吸蔵材料 / X線分光分析 / 透過型電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
年々厳格化しつつある温室効果ガスの排出規制をクリアしつつ持続可能な成長を達成するためには、エネルギー利用におけるよりいっそうの効率化が望まれる。エネルギーの利便性向上のために長期安定貯蔵が可能な水素エネルギーの普及が肝要であり、水素利用の普及を目指して本研究ではMgをベースとした安価な水素吸蔵材料の開発を行っている。課題として水素吸蔵時に300℃程度の高温条件を必要とするため、実用に向けては水素吸放出時のエネルギー効率の向上が必要である。本研究ではMgのナノ粒子化による比表面積の増加と、Mgと遷移金属（TM）を複合化することで生じるMg-TM界面付近の「歪み」を利用することで、Mgの水素吸放出温度を常温付近まで低下させることを目的としている。
令和3年度においてはMgとMnの組成比によるX線吸収微細構造（XAFS）スペクトルの変化に関する分析を行った。Mgリッチな組成では、当然ながら、Mg周りの化学状態および局所構造はMgナノ粒子のそれらとほぼ変わりはないが、Mnリッチの組成においては吸収端近傍の構造（NEXAFS）が大きく変化するとともにMg-Mg結合長が短くなることが明らかとなった。このことはMnとの複合化による歪みの導入による影響にほかならず大変興味深い。MnリッチでのMg周りの局所構造を決定することが次なるステップであり、今後はこの解析を進める予定である。また、MgとMnの組成比に依存した水素吸蔵能を調べることで、ミクロスコピックな歪みがマクロスコピックな熱力学的性質に与える影響を明らかにしていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和3年度は新型コロナウイルス感染症対策を実施しつつ研究を推進したが、いまだ当初想定していた成果をあげるに至っていないため、引き続き研究を進めていくこととする。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きMg-Mnナノ粒子におけるMg周りの局所構造を決定すべく、第一原理計算を用いたNEXAFSの解析を進めるとともに、その構造が水素吸蔵前後で可逆的に変化し得るかを明らかにすべく、Mg-Mnナノ粒子の水素吸蔵量の評価を進める。さらにMgと非混合性の他の遷移金属（Ti, Cr）とMgを複合化させたナノ粒子を作製することで、「歪み」と水素吸蔵量との関係を系統的に調べていく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの影響に加えて、世界的な半導体不足による物品納期の遅延によって想定より研究の進行が遅れてしまったため、2022年度においても継続して研究を推進することとする。
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