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ナノ複合化炭素材料の水素貯蔵能を支配する固相間相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 07J08241
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 構造・機能材料
研究機関広島大学

研究代表者

宮岡 裕樹  広島大学, 先進機能物質研究センター, 特任助教

研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード水素貯蔵物質 / グラファイト / ボールミリング / 水素化リチウム / 固相-固相反応
研究概要

本研究により,水素化グラファイト(C^<nano>H_x)とアルカリ(土類)金属水素化物(MH)の水素吸蔵/放出反応は以下に示すようなモデルで説明されることが示唆された。
水素放出反応:C^<nano>H_x+MH→MC+H_2↑(19)
水素吸蔵反応:MC+H_2→C^<nano>H_x+MH+CH_4↑(20)
*MC:炭化物等の金属-炭素化合物
特に,C^<nano>H_x-LiH複合物質の水素放出反応では,C^<nano>H_x中のC-H結合とLiHの相互作用により,Li_2C_2化合物の生成を伴い,C^<nano>H_x,LiH単独の分解よりも低温で水素が放出されることが確認された。この水崇放出温度の低温化は,複合化によってC^<nano>やLiよりも熱力学的に安定なLi_2C_2の生成反応が促進されたことで実現したと考えられる。一方,水素吸蔵過程では,Li_2C_2の分解に伴い多量の炭化水素(CH_4)を放出しながらC-H結合とLiHが生成することがわかった。この炭化水素の放出は,脱水素化相であるLi_2C_2の結晶構造がグラファイトの層状構造と大きく異なることが原因ではないかと推測される。従って,C^<nano>H_x-LiH複合物質は,水素の吸蔵/放出を繰り返すことにより,複合物質中の炭素原子が徐々に炭化水素として放出され,その結果,水素吸蔵/放出能が徐々に低下するという反応機構を有すると結論される。
Li-C-H系物質を実用材料として捉えた場合,水素吸蔵/放出特性の劣化の原因である水素吸蔵反応過程における炭化水素の放出を触媒等により抑制することが必要不可欠である。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Characterization of hydrogen absorption/desorption states on lithium-carbon-hydrogen system by neutron diffraction2008

    • 著者名/発表者名
      H. Miyaoka, K. Itoh, T. Fukunaga, T. Ichikawa, Y. Kojima, H. Fujii
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 104

      ページ: 53511-53517

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction process of hydrogen absorption and desorption on nano-composite of hydrogenated graphite and lithium hydride

    • 著者名/発表者名
      H. Miyaoka, T. Ichikawa, Y. Kojima
    • 雑誌名

      Nanotechnology (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An Electron Spin Resonance Investigation of Hydrogen Absorption in Ball-milled Graphite

    • 著者名/発表者名
      C. Smith, H. Miyaoka, T. Ichikawa, M. Jones, J. Harmer, W. Ishida, P. Edwards, Y. Kojima
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hydrogen Absorption and Desorption Properties of Lithium-Carbon-Hydrogen System2008

    • 著者名/発表者名
      宮岡裕樹
    • 学会等名
      MH 2008
    • 発表場所
      Iceland, レイキャビッフ
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Iron Effect for Hydrogen Absorption and Desorption Properties of Ball-milled Graphite2008

    • 著者名/発表者名
      宮岡裕樹
    • 学会等名
      Carbon 2008
    • 発表場所
      長野,日本
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Mg-C-H系複合物質の水素吸蔵/放出特性2008

    • 著者名/発表者名
      宮岡裕樹
    • 学会等名
      日本金属学会2008年秋期大会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] リチウム-炭素-水素(Li-C-H)系複合物質の水素吸蔵/放出機構2008

    • 著者名/発表者名
      宮岡裕樹
    • 学会等名
      2008年炭素材料学会年会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 水素化グラファイト-水素化リチウム複合物質の水素吸蔵/放出反応機構2008

    • 著者名/発表者名
      宮岡裕樹
    • 学会等名
      第28回水素エネルギー協会大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀,東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Li-C-H系水素貯蔵物質の水素吸蔵/放出機構の調査2007

    • 著者名/発表者名
      宮岡 裕樹
    • 学会等名
      日本金属学会2007年秋期大会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Spectroscopic studies on hydrogen ab/desorption properties of nano-structural graphite2007

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Miyaoka
    • 学会等名
      Gordon Research Conference 2007
    • 発表場所
      Colby College, Waterville, ME, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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