2014 Fiscal Year Annual Research 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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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 省エネプロセス / オプティカル水素センサ / チタニア光触媒薄膜 / ゾル－ゲル・温水処理法 / 光化学析出法 / パラジウム触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
省エネプロセスとして、100℃以下、大気圧雰囲気下において機能性無機材料を創製できるゾル－ゲル・温水処理法(光触媒薄膜作製法)および光化学析出法(触媒担持法)を主に選択し、低コストで高性能な室温作動型オプティカル水素センサの実現に向けて研究計画を遂行した。研究計画の最終年度となる本年度は、センサ性能の向上とメカニズムの解明を目指し、チタニア光触媒薄膜の作製条件と触媒金属種の最適化に関する検討を主に実施した。まず、温水処理時の水質がチタニアの光触媒能に及ぼす影響について種々の条件にて実験を行い、高活性なチタニア薄膜を作製する条件を明らかにした。次に、水素の触媒金属として、Pdの他にPtやAuを選択し、チタニアの光触媒能を利用した光化学析出法(室温・大気圧プロセス)を用いてチタニアへ担持することに成功した。各試料の水素検知特性を室温で光学的に評価した結果、いずれの試料においても可視光領域の透過光強度および反射光強度に変化が確認されたことから、水素センサとして機能することを明らかとした。Auの室温における水素触媒作用は、計画当初は予想だにしなかった興味深い結果である。
3年に渡る研究期間中に、無機系センサ材料を創製するために環境低負荷型なプロセス技術の開発をメインに取り組んできた。クラーク数第10位のチタンと1位の酸素からなるチタニア光触媒薄膜と水素の触媒能を有するPdナノ粒子を複合化したナノコンポジット薄膜において、室温で高い性能を有する水素センサ材料の創製に成功した。
日本において水素を燃料としたFCVが世界に先駆けて市販が開始され、それに伴い全国各地に水素ステーションの建設が計画されている。水素の製造法にはまだまだ多くの課題が残されているものの、本研究の成果が水素の製造、貯蔵、輸送、エネルギー変換の分野において、安全で安心な水素社会の実現に資する技術となることを期待したい。
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