2013 Fiscal Year Research-status Report
省エネプロセスを用いた低コストなセラミック系可視光応答型水素センサの創製
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24560831
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| Research Institution | Kanto Gakuin University |
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Principal Investigator |
濱上 寿一 関東学院大学, 理工学部, 准教授 (30285100)
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| Keywords | 光触媒チタニア薄膜 / パラジウム触媒 / 省エネプロセス / ゾル－ゲルコーティング法 / 温水処理 / 光電着法 / 室温作動型オプティカル水素センサ |
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| Research Abstract |
本研究課題の被検ガスである水素は2014年4月15日に閣議決定された第4次エネルギー基本計画において重要な二次エネルギー源として期待されている。今後、日本において水素社会が実現し、水素燃料電池自動車の普及や水素ステーションの整備に向けた取り組みが戦略的に推進されていく。一方、水素は爆発性を有する危険なガスでもある。水素は製造から貯蔵・輸送・エネルギー変換利用に至る様々なケースで一般家庭や産業界で利用される。そこで、水素の安全性を確保するために革新的な水素センサの開発が切望されている。われわれは、省エネルギーかつ環境低負荷型なプロセスを用いて省資源、低コストな室温作動の薄膜型無機系オプティカル水素センサの実現を目指し、当該プロジェクトを遂行している。前年度までに、ゾルーゲルコーティング法と90℃の温水処理を用いて無色透明な光触媒チタニア薄膜をガラス基板上に形成し、その後、大気圧雰囲気下での紫外線照射(光源：ブラックライト)による光電着法を用いて触媒となるパラジウム金属をチタニア上に担持させることに成功している。低温プロセスであることから、基板としてガラスだけでなく、耐熱性の劣るプラスティック樹脂上にも無機系センサ材料を作製できることを実証した。また、チタニア薄膜上へのパラジウム金属触媒の担持法として光電着法とスパッタリング法を用い、室温におけるオプティカル水素センサ特性を比較検討した。その結果、光電着法によりパラジウムを担持したチタニア薄膜の室温水素センサ特性がスパッタリング法のそれに比べ良好であることを明らかとした。さらに、パラジウムの触媒担持法に紫外線を必要とするチタニアの代替材料として、可視光応答型光触媒として知られている酸化タングステンを選択し、可視光照射の光電着を用いてパラジウム触媒を担持させ、その試料が室温で良好な水素検知特性を示することも明らかとした。
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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
今年度は申請者の所属が久留米工業専門学校から関東学院大学へ移ったため、新たな研究環境で一から研究室の立ち上げを行わなければならなかった。水素センサ試料を作製するための試薬をはじめ実験器具類や装置などを準備し、水素センサ特性を評価するための測定系も新たに構築した。移動当初は、前年度の実験結果の再現性を得るためにセンサ試料の作製プロセスの最適化などに時間を費やしたものの、当初の実験計画は遂行できたものと考え、達成度は(2)とし、おおむね順調に進展しているものと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は当該研究プロジェクトの最終年度を迎える。そこで、当該研究を総括するにあたり、水素センサ特性のさらなる向上とメカニズムの解明にむけての研究を精力的に推進していく。とくに、室温で水素検知を行うセンサを実現するためには高価な貴金属であるパラジウム触媒をチタニアまたは酸化タングステンの遷移金属酸化物薄膜上に担持する必要がある。パラジウムは白金や金などに比べると安価といえるかもしれないが、他の安価な材料を用いて代替できるのであれば、さらなるセンサの低コスト化につながる。今後も次世代のクリーンな水素社会の安全性に資する革新的な水素センサ技術を開発していきたい。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度、転職に伴い研究場所が移動したこともあり、当初計上していた物品費、旅費、人件費・謝金において次年度への繰り越しはあるものの、実験計画を遂行するにあたり支障はない。
繰り越し分の予算については、当該プロジェクトの研究目的を達成するためにセンサ材料の作製や水素センサ特性評価に必要となる物品などの購入に適切にあてていく。
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