| 研究課題/領域番号 |
19K15527
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
坂牛 健 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主幹研究員 (50756484)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 電極過程 / 多電子・多プロトン移動反応 / エネルギー変換反応 / エネルギー貯蔵反応 / 固液界面 / 微視的反応機構 / 電極触媒 / 電極過程科学 / 配位構造体 / エネルギー変換・貯蔵反応 / 多電子・多イオン移動反応 / 量子電極過程 / トンネル効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代二次電池や燃料電池の電極材料として持続可能な非白金資源を用いつつ、その特性を高効率・高活性な白金と同等にすることが求められている。この目標を達成するためには、デバイスの機能を支配しているエネルギー変換・貯蔵反応の微視的機構をより深く理解することが必要である。本研究の目的は、特に重要なエネルギー変換反応である水素発生反応(HER)と酸素還元反応(ORR)の非白金触媒を用いた場合における微視的機構を理解し、それをより活性化するための原理を明らかにすることである。
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| 研究成果の概要 |
蓄電デバイスや水素発生装置の開発において鍵となる、多電子移動型エネルギー変換反応の水素発生反応(HER)や酸素還元反応(ORR)、多電子ー多カチオン移動反応などにおいて、非貴金属電極を用いた場合における微視的機構を理解し、それをより活性化するための原理を明らかにするための基盤となる知見をモデル電極反応場を活用することで得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
国際目標である持続可能な開発目標（SDGs）に代表される世界的な環境・エネルギー問題解決のため、資源的制約のない材料による電気化学的エネルギー変換反応の高効率化や特性向上が求められている。具体例を挙げれば、非白金電極触媒を用いて酸素と水素から水と電気を合成する装置である燃料電池や、逆に電気を用いて水から水素を生産する水電解装置の普及が必要である。そして、その実現には基礎科学に立脚した非貴金属電極による微視的電極過程に関わる基本原理のより深い理解が必要不可欠である。本研究による成果は、これら重要な課題解決に貢献する基礎的な科学的知見を社会に提供した。
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