| 研究課題/領域番号 |
18H02068
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
吉田 司 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90273127)
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| 研究分担者 |
Ajit Khosla 山形大学, 大学院理工学研究科, 助教 (00768484)
城石 英伸 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30413751)
Milano Giuseppe 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (30816608)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | エネルギー変換 / 電極触媒 / 導電性高分子 / 電気化学分析 / 分子ダイナミクスシミュレーション / 3Dプリンティング / 水素発生反応 / 炭酸ガス還元反応 |
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| 研究成果の概要 |
太陽光等の再生可能余剰電力を化学燃料に変換貯蔵オンデマンド利用するために、貴金属等を用いない水素結合導電性高分子有機電極触媒を開発する。種々の原料と合成手法による触媒材料の獲得と実験的評価、分子ダイナミクスシミュレーションによる高分子触媒の構造と触媒活性の相関解明、スケールアップ技術の検討によるエネルギー変換実証を課題とした。従来知られる熱CVD法によるポリドーパミン（PDA）を大きく凌駕し、高性能白金触媒に匹敵する100 mV程度の過電圧を電解重合PDAによって達成したほか、CuSCN/ニュートラルレッドハイブリッド電析膜によるCO2触媒還元、CoドープZnO電析膜による水酸化を達成した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
太陽光や風力による再生可能な創電が大幅に低コスト化した一方、天候による発電量の変動がそれらを基幹電力化する妨げとなっている。余剰電力による水電解やCO2還元によって容易に貯蔵可能な化学燃料に変換し、オンデマンド利用することが可能となれば、一層の再エネ拡大に貢献するが、従来これらの電解反応には希少な金属等が必須であった。本研究では水素結合性官能基を有する導電性高分子がメタルフリーな有機電極触媒となることを見出し、その高性能化と触媒活性発現の理由を探索した。電解重合PDAはPtに匹敵する水素発生触媒活性を有することを明らかにする成果等を得て、有機電極触媒が持つ大きな可能性を証明することに成功した。
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