| 研究課題/領域番号 |
19H02554
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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28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
水野 元博 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (70251915)
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| 研究分担者 |
石井 史之 金沢大学, ナノマテリアル研究所, 教授 (20432122)
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
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: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
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| キーワード | プロトン伝導体 / 分子運動 / 固体ＮＭＲ / 高分子複合体 / メソポーラスシリカ / 固体NMR / 有機結晶 / 固体プロトン伝導体 / 水素結合 / プロトン伝導率 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高性能なプロトン伝導性材料の開発のため，多孔性材料にプロトン輸送分子を導入した固体プロトン伝導体のナノ空間の構造・ダイナミクス・相互作用を解析し，プロトン伝導機構を解明する。固体NMRの解析法と計算科学手法を融合した，計測インフォマティクスを活用した固体ナノ空間の高精度解析法を開発し，プロトン輸送分子の複雑な動きや細孔表面との相互作用の詳細解析を可能にする。プロトン伝導における分子運動の役割を明確にして，高プロトン伝導性に繋がる最適な分子運動空間の構築を重視した材料開発と物性研究を展開する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，固体中の分子の運動が関与したプロトン伝導プロセスに着目し，プロトン伝導に最適な分子運動の空間を構築することで，高プロトン伝導性固体材料の開発を目指した。多孔性材料を用いたプロトン伝導体やプロトン伝導性高分子膜について，物質内部の構造・電子状態・分子運動の解析を行い，プロトン伝導メカニズム及び伝導経路を明らかにした。これらの情報を材料設計に取入れることで，高温で安定なプロトン伝導性材料の開発ができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体中でプロトンが動くプロトン伝導体は，固体電解質として注目されており，燃料電池などの材料として開発が早急に望まれている。特に100～200 ℃の温度領域で高いプロトン伝導性と化学的安定性を示す材料は，家庭用・自動車用の燃料電池への利用が期待されている。本研究により，プロトン輸送分子の運動のコントロールや高温での材料の安定性など100～200 ℃で安定な高プロトン伝導材料開発のための重要な知見を得る事ができた。
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