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高電子伝導性及び高耐久性を両立するメソポーラス単結晶酸化物電極の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06803
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 無機材料・物性
研究機関横浜国立大学

研究代表者

黒田 義之  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50638640)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019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)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード多孔質材料 / ナノシート / 導電性酸化物 / 固体高分子形燃料電池 / アルカリ水電解 / 多孔体 / 電極触媒 / 酸素還元 / 酸素発生 / メソ多孔体 / 電極材料 / 鋳型合成法
研究成果の概要

CO2の排出の無い再生可能エネルギーの有効利用のために水素エネルギーが注目されている。電気から水素を得る水電解、水素から電気を得る固体高分子形燃料電池では、頻繁な出力変動や起動停止により電極材料が腐食や溶解、剥離により劣化する問題を抱えている。本研究では、多孔質導電性酸化物やハイブリッドナノシートといった新材料を開発し、高耐久な電極材料として利用できることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球温暖化の進行を食い止めるためには、CO2を排出しないクリーンな再生可能エネルギーの利用が必須である。再生可能エネルギー(太陽光、風力、水力、地熱など)は発電時間や発電場所が限られており、水素等の貯蔵、輸送に敵した形で取り扱う必要がある。本研究の成果は、水素利用、水素製造の装置の高寿命化に貢献する技術であり、将来社会において水素エネルギーを利用する際のコスト低減に寄与すると期待される。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] Universite de Poitiers(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] クイーンズ大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Selective Covalent Modification of Layered Double Hydroxide Nanoparticles with Tripodal Ligands on Outer and Interlayer Surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Muramatsu Keisuke、Hayashi Shiori、Kuroda Yoshiyuki、Oka Yuya、Wada Hiroaki、Shimojima Atsushi、Kuroda Kazuyuki
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 59 号: 9 ページ: 6110-6119

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.0c00192

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Templated Synthesis of Carbon-Free Mesoporous Magnéli-Phase Titanium Suboxide2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Hikaru Igarashi, Takaaki Nagai, Teko W. Napporn, Koichi Matsuzawa, Shigenori Mitsushima, Ken-ichiro Ota, Akimitsu Ishihara
    • 雑誌名

      Electrocatalysis

      巻: 10 号: 5 ページ: 459-465

    • DOI

      10.1007/s12678-019-00544-3

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-repairing hybrid nanosheet anode catalysts for alkaline water electrolysis connected with fluctuating renewable energy2019

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Yoshiyuki、Nishimoto Takeshi、Mitsushima Shigenori
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 323 ページ: 134812-134812

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2019.134812

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ synthesis of magnesium hydroxides modified with tripodal ligands in an organic medium2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Muramatsu, Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 47 号: 9 ページ: 3074-3083

    • DOI

      10.1039/c7dt03699j

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アルカリ水電解用自己修復アノード触媒の構造2019

    • 著者名/発表者名
      黒田義之, 西本武史, 光島重徳
    • 学会等名
      2019年電気化学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of Highly Stable Oxide-Based Electrocatalysts for Polymer Electrolyte Fuel Cells and Water Electrolyzers Toward Applications of Green Hydrogen2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Takaaki Nagai, Koichi Matsuzawa, Shigenori Mitsushima, Ken-ichiro Ota, Akimitsu Ishihara
    • 学会等名
      IUMRS-ICA2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Self-repairing catalyst for highly durable anode catalysts of alkaline water electrolysis2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Takeshi Nishimoto, Shigenori Mitsushima
    • 学会等名
      ECS Canadian Section 2019 Fall Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ハイブリッドナノシート触媒を用いたアルカリ水電解の運転条件の検討2019

    • 著者名/発表者名
      西本武史, 黒田義之, 光島重徳
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PEFC用カソード担体としてのマクロポーラスNb-Ti4O7の合成と電気化学的評価2019

    • 著者名/発表者名
      梶間博隆, 黒田義之, 松澤幸一, 石原顕光, 光島重徳
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 酸性電解質中でのチタン酸ナノシートの酸素還元触媒能2019

    • 著者名/発表者名
      中島督晴, 石原顕光, 光島重徳, 黒田義之
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] テンプレート法による導電性チタニアナノ構造体の合成2018

    • 著者名/発表者名
      梶間博隆, 黒田義之, 松澤幸一, 石原顕光, 光島重徳
    • 学会等名
      第28回電極材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Highly Durable Electrocatalyst for Alkaline Water Electrolysis via Self-Assembly of Hybrid Cobalt Hydroxide Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Shigenori Mitsushima
    • 学会等名
      International Symposium on Electrocatalysis
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイブリッド水酸化コバルトナノシートを用いたアルカリ水電解用自己組織化触媒2018

    • 著者名/発表者名
      黒田義之, 光島重徳
    • 学会等名
      第62回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Assembled Anode Catalysts with Excellent Durability for Alkaline Water Electrolysis Using Novel Hybrid Cobalt Hydroxide Nanosheets2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda Shigenori Mitsushima
    • 学会等名
      AiMES2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水酸化コバルトナノシートを用いた自己組織化OER触媒の検討2018

    • 著者名/発表者名
      西本武史, 黒田義之, 光島重徳
    • 学会等名
      第42回電解技術討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Self-Assembling Electrocatalyst for Alkaline Water Electrolysis2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Takeshi Nishimoto, Shigenori Mitsushima
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Phase Interfaces for Highly Efficient Energy Utilization -For dramatic advancement of energy utilization efficiency-
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthetic Chemistry of Metal Hydroxides and Their Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda
    • 学会等名
      Fourth Joint Workshop on Electrocatalysis, Materials Science and Analytical Chemistry of Nickel-Based Materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 層状複水酸化物の自己組織化による固体塩基触媒のナノ構造制御 ~層状金属水酸化物の構造 機能制御法の開拓~2018

    • 著者名/発表者名
      黒田義之
    • 学会等名
      2018年度フロンティア材料研究所学術賞受賞記念講演会・若手教員講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Formation of turbostratic brucite and its nanosheets by reversible modification with dipodal ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Muramatsu, Yoshiyuki Kuroda, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      The 16th International Clay Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct synthesis of colloidal interlayer-modified layered double hydroxides using tripodal ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Shiori Hayashi, Yuya Oka, Atsushi Shimojima, Hiroaki Wada, Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      The 16th International Clay Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Silica Superstructures by Assembly of Silica Nanospheres2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Kuroda, Hiroaki Wada, Atsushi Shimojima, Kazuyuki Kuroda
    • 学会等名
      IUMRS-ICAM2017
    • 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] 層状複水酸化物の溶解再析出及び再構築過程における三脚型配位子の効果2017

    • 著者名/発表者名
      黒田義之, 岡佑弥, 安田忠央, 小市竜之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      第61回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 遷移金属含有層状複水酸化物の三脚型配位子による層間修飾2017

    • 著者名/発表者名
      林志桜里, 岡佑弥, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      第61回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二脚型配位子の修飾・脱離による剥離可能なブルーサイトの合成2017

    • 著者名/発表者名
      村松佳祐, 黒田義之, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸
    • 学会等名
      第61回粘土科学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PEFC用導電性酸化物担体に向けたメソポーラスNbドープTiO2の合成2017

    • 著者名/発表者名
      黒田義之, 島崎佑太, 北原真樹, 梶間博敬, 松澤幸一, 石原顕光, 和田宏明, 下嶋敦, 黒田一幸, 光島重徳
    • 学会等名
      2017年電気化学秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 三脚型配位子による層状腹水酸化物の層間修飾2017

    • 著者名/発表者名
      林志桜里, 岡佑弥, 黒田義之, 下嶋敦, 和田宏明, 黒田一幸
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] アルカリ水電解アノード2019

    • 発明者名
      黒田義之, 光島重徳, 西本武
    • 権利者名
      横浜国立大学, デノラ・ペルメレック株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-045008
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] アルカリ水電解アノード2019

    • 発明者名
      黒田義之, 光島重徳, 西本武史
    • 権利者名
      横浜国立大学、デノラ・ペルメレック株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-045008
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 外国

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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