2023 Fiscal Year Research-status Report
ナノ混相組織の微視的な偏りを利用したアノード酸化による複合型多孔質電極材料の創製
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22K14520
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| Research Institution | Kyoto Municipal Institute of Industrial Technology and Culture |
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Principal Investigator |
紺野 祥岐 地方独立行政法人京都市産業技術研究所, 京都市産業技術研究所, 次席研究員 (60774643)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アノード酸化 / めっき / 多孔質 / 鉄系合金 / 酸素発生反応 / 電極材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はめっき膜のアノード酸化およびポスト熱処理により生成する特有のナノ粒子複合多孔質膜の生成機構を解明し、この知見を元に設計した複合型多孔質膜を高機能な酸素電極材料として応用可能かを検証する事を目的としている。
本年度は前年度に引き続き、Fe-Niめっき膜上のアノード酸化皮膜がポスト熱処理によりNi濃縮ナノ粒子/多孔質複合構造へ変換される理由について調べた。溶製Fe-Ni合金のアノード酸化膜を、従来の熱処理温度である673 Kより高い873 Kで熱処理したところ、溶製Fe-Ni合金上においても、Fe-Niめっき膜上と同様にアノード酸化膜内部にNi濃縮ナノ粒子の生成が確認された。また生成条件を変えて作製したアノード酸化膜において、膜のフッ素含有量が多いものでは熱処理時の結晶粒が粗大化し、Ni濃縮も比較的顕著であった。これらのことから、熱処理時に膜内部からフッ素などの軽元素が脱離した際に生成する欠陥が、熱処理時の原子拡散を促進させ、Ni濃縮ナノ粒子の生成にも寄与しているものと推察された。
またアノード酸化条件の制御により、Ni濃縮ナノ粒子複合多孔質膜の多孔質構造を作り分けることができ、多孔質構造の制御によって酸素発生特性を向上できる事もわかった。
さらには電流制御と電位制御の繰り返しサイクルによるアノード加速劣化試験を行い、酸素発生電極としての耐久性の評価も行った。その結果、ポスト熱処理条件の違いにより、多孔質膜の劣化挙動が異なる事が分かった。
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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
Fe-Ni合金めっき膜上に生成するナノ粒子複合多孔質膜の生成について、研究当初想定したものとは異なるものの、その生成メカニズムの全体像が明らかとなりつつある。当初予定していたFe-Ni系以外での複合多孔質膜の形成による多孔質膜の酸素発生特性の向上については着手できてはいないものの、Fe-Ni系において、生成条件最適化により、より高い酸素発生特性を有する多孔質膜の形成にも成功した。従って本研究課題はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
明らかになったナノ粒子複合多孔質膜の生成に関する知見に基づき、別な合金系において、ナノ粒子複合多孔質膜が実現可能かを検証する。
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| Causes of Carryover |
予定していた論文投稿が令和6年度にずれ込んだ事、および研究を進めることで得られた新たな知見により、当初予定していた一部の実験を行う必要がなくなったため、それらの分の次年度使用額が生じた。
これら次年度使用額は、令和6年度にずれ込んだ論文投稿に係る費用等および令和6年度実施予定の研究をより効率的に行うための実験用消耗品・備品の購入等に使用する予定である。
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