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希土類化合物の化学結合のエネルギー表現と水素貯蔵材料設計への応用

研究課題

研究課題/領域番号 16K06711
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 金属物性・材料
研究機関公益財団法人豊田理化学研究所

研究代表者

森永 正彦  公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー事業部門, 特任フェロー (50126950)

研究分担者 吉野 正人  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10397466)
鎌土 重晴  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (30152846)
湯川 宏  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (50293676)
本間 智之  長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (50452082)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード原子化エネルギー / 水素貯蔵材料 / 希土類化合物 / マグネシウム合金 / 合金設計 / 化学結合 / 量子材料設計 / 電子構造 / 酸化物 / マグネシウム化合物 / 金属物性 / 水素 / 計算科学 / 材料設計
研究成果の概要

変化に富む物性を示す希土類化合物(酸化物、ホウ化物など)の電子構造を計算し、原子化エネルギーを用いて化学結合を表すことを試みた。原子化エネルギーの考え方を水素貯蔵材料の探索に応用し、非金属元素を含む新規なマグネシウム化合物を設計した。希土類金属のガドリニウム(Gd)を含むMg-Gd-Si系合金において、その水素化物がMgH2とGdH2に分相しないマグネシウム化合物があることを見出した。分相しないことにより脱水素化反応も起こりやすくなるので、ケイ素(Si)は、水素貯蔵マグネシウム合金にとり有用な非金属元素である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

希土類化合物の化学結合を基に、現在の重要課題である水素貯蔵材料の開発への新しい設計指針を提案している。電子レベルからの合金設計は、水素貯蔵材料にも有用である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] The Molecular Orbital Approach and Its Application to Biomedical Titanium Alloy Design2018

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 雑誌名

      Titanium for Medical and Dental Applications: A review of all aspects of titanium use in the medical and dental industries, Eds. F. H. Froes and Ma Qian, Elsevier

      巻: ー ページ: 39-64

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遷移金属の合金および化合物の水素過電圧と触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      森永正彦、江崎和尚
    • 雑誌名

      DV-Xa研究協会会報

      巻: 31 ページ: 75-81

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] The Molecular Orbital Approach to Titanium Alloy Design2018

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 雑誌名

      Proceedings of 4th International Conference on Titanium Powder Metallurgy & Additive Manufacturing, 8-10 September 2017, Xi’an, China, 2018.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Molecular Orbital Approach and its Application to Biomedical Titanium Alloy Design2018

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 雑誌名

      Titanium for Medical and Dental Applications: A review of all aspects of titanium use in the medical and dental industries, edited by F. H. Froes and Ma Qian, Elsevier

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] チタンおよび鉄中の合金元素近傍の局所格子歪とマルテンサイト変態2017

    • 著者名/発表者名
      森永正彦
    • 雑誌名

      豊田研究報告

      巻: 70 ページ: 35-44

    • NAID

      40021236373

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Molecular Orbital Approach and its Application to BiomedicalTitanium Alloy Design2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 雑誌名

      Titanium for Medical and Dental Applications: A review of all aspects of titanium use in the medical and dental industries, edited by F. H. Froes and Ma Qian, Elsevier

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] マグネシウム中の合金元素近傍の局所格子歪と原子化エネルギーによる化学結合の解析2016

    • 著者名/発表者名
      森永正彦
    • 雑誌名

      豊田研究報告

      巻: 69 ページ: 25-33

    • NAID

      40020869672

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 電子レベルからのチタン合金の評価と設計2016

    • 著者名/発表者名
      森永正彦
    • 雑誌名

      日本金属学会シンポジウム「チタン合金の研究・開発最前線2016」

      巻: 1 ページ: 5-8

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 遷移金属の合金および化合物の水素過電圧と触媒活性2018

    • 著者名/発表者名
      森永正彦、江崎尚和
    • 学会等名
      第163回日本金属学会秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] チタンおよび鉄中の合金元素近傍の局所格子歪とマルテンサイト変態2017

    • 著者名/発表者名
      森永正彦,吉野正人,湯川 宏,本間智之,鎌土重晴,石川敦之,中井浩巳
    • 学会等名
      日本金属学会春期(第160回)講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Local Lattice Strain around Alloying Element and Martensitic Transformation in Titanium and Iron Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 学会等名
      International Conference on Materials Genome Initiative (ICMGI 2017), Shanghai University, Shanghai,
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The Molecular Orbital Approach to Titanium Alloy Design2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morinaga
    • 学会等名
      4th International Conference on Titanium Powder Metallurgy & Additive Manufacturing, Xi’an, China
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子レベルからのチタン合金の評価と設計2016

    • 著者名/発表者名
      森永正彦
    • 学会等名
      日本金属学会シンポジウム「チタン合金の研究・開発最前線2016」
    • 発表場所
      大阪大学中之島センター
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electronic Approach to the Local Lattice Strain near Alloying Elements in Magnesium2016

    • 著者名/発表者名
      M.Morinaga, M.Yoshino, H. Yukawa, T.Homma, S. Kamado,A.Ishikawa, H.Nakai
    • 学会等名
      9th Pacific Rim International Congress on Advanced Materials and Processing (PRICM-9)
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] A Quantum Approach to Alloy Design2018

    • 著者名/発表者名
      M.Morinaga
    • 総ページ数
      276
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128147061
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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