| 研究課題/領域番号 |
19K05139
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
日原 岳彦 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60324480)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ナノ粒子 / 固体高分子形燃料電池 / 触媒 / ナノコンポジット / 交換結合 / 磁性 / 磁石 / 燃料電池 / FePt / Pt/Gd / Pt-Hf / Pt/TiO2 / ナノコンポジット磁石 / Fe-Co-Pt / リコイルループ / 気相合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、気相合成プロセスの「プラズマ・ガス凝縮法」によるコア・シェル粒子の形成機構を解明し、コア・シェル粒子の設計と合成が確実に行えるよう、気相合成プロセスを深化させる。また、異種粒子の混合堆積と粒子界面の制御により、ナノ粒子に高度な機能を付与し、①Pt/M（M:遷移金属元素）コア・シェル粒子の作製と燃料電池電極触媒特性の評価、及び、②軟磁性と硬磁性のコア・シェル型ナノ粒子、並びに、各磁性粒子の混合堆積膜から成る交換結合磁石のモデル物質の創製と磁気特性の評価を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、プラズマ・ガス凝縮クラスター堆積装置を用い、（１）Ptレス燃料電池電極触媒として、Ni/Re、Co/Re、Pt/TiO2、Pt/Gd複合ナノ粒子を作製し、固体高分子形燃料電池のカソード触媒としての触媒性能を調査した。また、（２）交換結合磁石の創製を目標として、FePt/Fe-Al、FePt/Fe-B、(Fe-Co)Pt/Fe-Coナノコンポジット膜を作製し、磁気特性の評価を行った。さらに、磁気特性を改善するため、磁場中熱処理にる誘導磁気異方性の付与と、バイアスを印加した基板上にイオン化粒子を加速堆積させ、軟質磁性相と硬質磁性相の粒子間交換結合の制御を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体高分子形燃料電池の電極触媒の白金使用量削減を目標とした。Ni-Re合金ナノ粒子は、比較的高い最大電力密度を示し白金代替触媒として有望である。Pt/GdはPtに匹敵する触媒機能を示し、Pt使用量削減の観点で重要な成果を得た。
また、次世代永久磁石の創製を目的として、ナノコンポジット磁石の研究を実施した。(Fe-Co)Pt/Fe-Coナノコンポジット膜では、バイアス印加基板にナノ粒子を加速堆積させることで、磁性粒子間の交換結合の制御に成功した。このときの最大エネルギー積は3.86 MGOeで、ネオジム磁石の10％程度であったが、酸化の抑制とバイアス電圧の最適化により、磁気特性の向上が可能である。
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