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2012 Fiscal Year Annual Research Report

アルミニウム基水素化物の原子・表面構造と水素貯蔵機能

Research Project

Project/Area Number 23686101
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

池田 一貴  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (80451615)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords水素 / 水素化物 / 水素貯蔵 / 中性子 / アルミニウム / 結晶構造 / 局所構造 / エネルギー
Research Abstract

アルミニウム基水素化物の原子・表面構造と水素貯蔵機能に関する研究を進めている。水素貯蔵密度が高いリチウムアルミニウムアミドLiAl(NH2)4について、合成された重水素化物LiAl(ND2)4の中性子散乱測定を大強度陽子加速器施設J-PARCの高強度中性子全散乱装置NOVAで実施して平均構造(Rietveld)解析することにより、(重)水素位置を含めた詳細な結晶構造を決定した。また、合成直後およびその160/400℃熱処理試料の構造因子S(Q)をフーリエ変換した原子対相関関数G(r)について局所構造(Pair Distribution Function)解析を行った。熱処理によりAl-NやN-N相関が明瞭になり、AlN4構造単位によるネットワーク構造の生成が確認でき、非晶質化をともなうアンモニア(水素)放出過程を明らかにできた((1-x)LiAl(NH2)4 → x/3Li3AlN2 + 2x/3AlN + 8x/3NH3)。一方、NaAlH4は単体では溶融しないと水素放出反応が進行しないが、数mol%のチタン系触媒添加により固体状態で水素の吸蔵放出反応が可逆的に進行することが知られている。前年度までに合成方法を確立したAlD3と本研究で新たに合成したNaDをミリングした試料を中性子全散乱測定-平均構造解析することによりNaAlD4が生成したことを確認した。さらに、393~423K、10MPa重水素圧力下におけるその場中性子全散乱測定により、水素吸蔵放出反応にともなうNaAlD4からNa3AlD6さらにNaDへの可逆的な相変化をした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成24年度までに実施予定としていたアルミニウム基水素化物の原子/電子/表面に関する構造解析はほぼ順調である。

Strategy for Future Research Activity

様々な軽/重水素化物について全散乱測定を実施し、水素化物の中性子非干渉性・非弾性散乱補正を導入した詳細な構造解析を実施することにより、最終目的である高機能アルミニウム基水素貯蔵材料の設計に関する研究を予定通り進める。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] 高強度中性子全散乱装置NOVAによる水素貯蔵材料の構造解析2012

    • Author(s)
      池田一貴、大友季哉、鈴谷賢太郎、三沢正勝、大下英敏、坪田雅己、金子直勝、瀬谷智洋、福永俊晴、伊藤恵司、亀田恭男、山口敏男、吉田亨次、丸山健二、社本真一、樹神克明、川北至信、藤崎布美佳
    • Journal Title

      水素エネルギーシステム

      Volume: 37 Pages: 328-335

  • [Presentation] Structural Analysis of Aluminum-based Hydrogen Storage Materials by High Intensity Neutron Total Diffractometer (NOVA)2013

    • Author(s)
      K. Ikeda, T. Otomo, Y. Kojima, S. Orimo
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials, THERMEC'2013
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
    • Year and Date
      20131202-20131206
    • Invited
  • [Presentation] Synthesis, Atomic Structure and Hydrogen Storage Properties of Aluminum Hydride2013

    • Author(s)
      K. Ikeda, T. Otomo, S. Muto, S. Orimo
    • Organizer
      3rd International Conference on Nanotek and Expo
    • Place of Presentation
      Las Vegas, USA
    • Year and Date
      20131202-20131204
    • Invited
  • [Presentation] 高強度中性子全散乱装置NOVAによるTi添加したNaAlD4水素吸蔵放出反応のin-situ中性子回折測定2013

    • Author(s)
      藤崎布美佳、大友季哉、池田一貴、大下英敏、金子直勝、瀬谷智洋、鈴谷賢太郎、松尾元彰、佐藤豊人、折茂慎一、榊浩司、中村優美子
    • Organizer
      日本金属学会2013年春期(第152回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130327-20130327
  • [Presentation] 高強度中性子全散乱装置NOVAによるLiAl(ND2)4の構造解析2013

    • Author(s)
      池田一貴、坪田雅己、大下英敏、金子直勝、大友季哉、鈴谷賢太郎、小野泰輔、山中俊幸、下田景士、市川貴之、小島由継
    • Organizer
      日本金属学会2013年春期(第152回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130327-20130327
  • [Presentation] LiAlD4の40-300Kにおける局所構造変化2013

    • Author(s)
      佐藤豊人、折茂慎一、富安啓輔、池田一貴、大友季哉、山田和芳
    • Organizer
      日本金属学会2013年春期(第152回)講演大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      20130327-20130327
  • [Presentation] 高強度全散乱装置NOVAによるLiAl(ND2)4の構造解析2012

    • Author(s)
      池田一貴、坪田雅己、大下英敏、金子直勝、大友季哉、鈴谷賢太郎、小野泰輔、山中俊幸、下田景士、市川貴之、小島由継
    • Organizer
      日本中性子科学会第12回年会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20121211-20121211
  • [Presentation] Vibrational Properties on Al Based Hydrides Studied by Inelastic Neutron Scattering2012

    • Author(s)
      T. Sato, A.J. (Timmy) Ramirez-Cuesta, K. Tomiyasu, K. Ikeda, S. Orimo, K. Yamada
    • Organizer
      International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2012, MH2012
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      20121021-20121021
  • [Remarks] リチウムアルミニウムアミドLiAl(ND2)4

    • URL

      http://neutron-www.kek.jp/topics/121115_report/121115_report.html

  • [Remarks] NaAlD4における水素吸蔵放出反応

    • URL

      http://neutron-www.kek.jp/topics/130207_report/130207_report.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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