2022 Fiscal Year Annual Research Report
Creation of high-density hydrogen storage materials using hydrogen boride nanocomposite
Publicly Offered Research
| Project Area | HYDROGENOMICS: Creation of Innovative Materials, Devices, and Reaction Processes using Higher-Order Hydrogen Functions |
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| Project/Area Number |
21H00015
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
近藤 剛弘 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70373305)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ホウ化水素 / ボロファン / ホウ素 / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、我々が世界で初めて単離生成を実現した新規二次元物質であるホウ化水素シートを基軸とした新規ナノコンポジット材料を調製し、新しい高密度水素貯蔵材料群を創出することです。本年度は水素吸蔵合金として知られる水素化マグネシウムとニッケルナノクラスターを担持したホウ化水素シートのナノコンポジットの調製を行い評価しました。ホウ化水素シートの特性により、ニッケルアセチルアセトナート錯体とホウ化水素シートをアセトニトリル中で混合するだけで金属Niナノクラスターが高分散で自発的に還元してホウ化水素シート上に成長します。透過電子顕微鏡観察で2 nmの直径でNiナノクラスターが担持されていることが確認されました。解析の結果、MgH2の分解に伴う水素放出を起こす温度が150 K低下することがわかり、見かけの活性化エネルギーをキッシンジャー式による解析から算出した結果128.6 kJ/molであることがわかり、通常のMgH2に比べて約 30kJ/mol低下することがわかりました。さらに、623 Kで最大水素圧力2 MPaの条件下で水素圧力－組成－温度（PCT）曲線をプロットし、ファントホフプロットにより熱力学的エネルギーを算出した結果、水素吸蔵前後でのエンタルピー差には違いが無いこともわかりました。興味深い点は、直径2 nmのニッケルが接触するだけで直径10 nm以上のMgH2全体の水素の分解放出挙動が変化している点です。これはMgH2からの水素放出の律速がヒドリドイオンの酸化を伴う水素-水素結合形成過程であることを示唆する結果となっており、今後この過程の高効率化により水素貯蔵材料としての更なる特性向上が期待できます。また、この研究課題と並行してハイドロジェノミクスの領域内の複数の研究者との共同研究を進めました。この結果、昨年度に引き続き、A05班の濱田先生との共同論文を出版しました。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Direct Imaging of Band Structure for Powdered Rhombohedral Boron Monosulfide by Microfocused ARPES2023
Author(s)
Katsuaki Sugawara, Haruki Kusaka, Tappei Kawakami, Koki Yanagizawa, Asuka Honma, Seigo Souma, Kosuke Nakayama, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Miho Kitamura, Koji Horiba, Hiroshi Kumigashira, Takashi Takahashi, Shin-ichi Orimo, Masayuki Toyoda, Susumu Saito, Takahiro Kondo, and Takafumi Sato
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Journal Title
Nano Letters
Volume: 23
Pages: 1673-1679
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Rhombohedral Boron Monosulfide as a p-Type Semiconductor2023
Author(s)
Norinobu Watanabe, Keisuke Miyazaki, Masayuki Toyoda, Kotaro Takeyasu, Naohito Tsujii, Haruki Kusaka, Akiyasu Yamamoto, Susumu Saito, Masashi Miyakawa, Takashi Taniguchi, Takashi Aizawa, Takao Mori, Masahiro Miyauchi, Takahiro Kondo
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Journal Title
Molecules
Volume: 28
Pages: 1896 (9 pages)
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Electronic Topological Transition of 2D Boron by the Ion Exchange Reaction2022
Author(s)
Xiaoni Zhang, Yuki Tsujikawa, Ikuma Tateishi, Masahito Niibe, Tetsuya Wada, Masafumi Horio, Miwa Hikichi, Yasunobu Ando, Kunio Yubuta, Takahiro Kondo, Iwao Matsuda
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Journal Title
J. Phys. Chem. C
Volume: 126
Pages: 12802-12808
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Evaluating the interaction of hydrogen boride sheets and water2022
Author(s)
Kurt Irvin M Rojas, Nguyen Thanh Cuong, Hiroaki Nishino, Ryota Ishibiki, Shin-ichi Ito, Masahiro Miyauchi, Yoshitaka Fujimoto, Satoshi Tominaka, Susumu Okada, Hideo Hosono, Nelson B. Arboleda Jr., Takahiro Kondo, Yoshitada Morikawa, Ikutaro Hamada
Organizer
The 22nd International Vacuum Congress IVC-22
Int'l Joint Research
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