| 研究課題/領域番号 |
19K05674
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
衣本 太郎 大分大学, 理工学部, 准教授 (90464429)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 一体化再生型燃料電池 / 水素発生反応 / 酸素還元反応 / 二元機能電極触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
一体化再生型燃料電池は、水の電気分解で水素と酸素を製造し、それらで燃料電池として発電するCO2フリーの自立型発電機で、SDGsへの再生可能エネルギーの導入促進と災害対策の理由から実現が望まれている。しかし、科学的難度が高く実現に至ってない。本研究では、そのブレークスルーを目指して、代表者が開発した水素発生反応と酸素還元反応に触媒として働く新奇二元機能電極触媒の作用メカニズムを科学的に明らかにし、より高活性な触媒を開発して革新型の一体化再生型燃料電池の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
革新型一体化再生型燃料電池の実現に向け、チタン酸窒化物担持活性炭（TiON/AC）の組成等と水素発生反応および酸素還元反応への触媒活性との相関を明らかにし、革新型一体化再生型燃料電池の動作を可能とするTiON/ACの開発を進めてきた。
特に、TiON/ACの作製時の熱窒化温度と水素発生反応および酸素還元反応への触媒活性の関係を調べ、前者の触媒活性は、800℃での窒化処理で最大となることと後者の触媒活性・反応開始電位も熱窒化温度に依存し、窒素導入割合と相関があることを明らかにした。
以上、TiON/ACの触媒活性の決定因子はその表面の窒素割合で、加えて導電率も決定因子であろうことが明らかになった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一体化再生型燃料電池は、水の電気分解で水素と酸素を製造し、それらで燃料電池として発電するCO2フリーの自立型発電機であるが、貴金属を多量に使うなどその実現の難度は高い。本研究では、貴金属を一切使用しないチタン酸窒化物担持活性炭の水素発生反応と酸素還元反応の触媒活性の決定因子を明らかにした点で、成果の学術的意義は非常に高い。この知見が礎となって研究が発展することで、革新的な一体化再生型燃料電池の実現に繋がると期待される。
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