| 研究課題/領域番号 |
19H02496
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
佐野 紀彰 京都大学, 工学研究科, 教授 (70295749)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021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)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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| キーワード | 水素吸蔵 / 炭素材料 / ナノ材料 / アーク放電 / 水素 / カーボンナノホーン / エネルギー / hydrogen storage / nano carbon / arc plasma / carbon nanohorn |
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| 研究開始時の研究の概要 |
スピルオーバー効果を最大限に活用した水素吸蔵材料の構造最適化を行う。この原理に基づく材料は金属分散カーボンナノホーンであり、水素吸蔵合金と同程度の水素吸蔵量を示すが軽量であることから実用上極めて有用となる。同材料を合成するためには申請者が独自に開発しているガス導入アーク法を用い、金属（合金）の組成、金属分散度、金属含有率、カーボンナノホーンの細孔構造、等を最適化する。
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| 研究成果の概要 |
スピルオーバー効果を最大限に活用した水素吸蔵材料の構造最適化を行う。この原理に基づく材料は金属分散カーボンナノホーンであり、水素吸蔵合金と同程度の水素吸蔵量を示すが軽量であることから実用上極めて有用となる。また、スピルオーバー効果のメカニズム解明も現在ホットなトピックスである。合成にはガス導入アーク法を用い、金属（合金）の組成、金属分散度、金属含有率、炭素構造を最適化する。作製した金属ナノ粒子分散カーボンナノホーンを使って高圧下の水素吸蔵実験を行い、系統的に分析して水素吸蔵を最大にするための構造、生成条件を明らかにする。スピルオーバー効果に関して分子軌道計算を行い、 その機構解明を目指す。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
研究では金属（合金）の組成、金属分散度、金属含有率、カーボンナノホーンの細孔構造、等の最適化因子と水素吸蔵量との関係を明らかにし、スピルオーバー効果が最大限に活用される構造を探索する。この検討結果を活用し、軽量で十分な水素吸蔵能力を有する材料を低コストで合成する手法を確立する。得られた知見は、効率良く水素を貯蔵できる材料合成のスケールアップに活用することができ、実用化に直結する。軽量で十分な水素吸蔵能力を有する材料の高効率製造法が実用化されると、水素自動車や燃料電池車などの水素を運搬する必要のある自動車への利用に有用である。
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