| 研究課題/領域番号 |
19K15678
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宮原 雄人 京都大学, 工学研究科, 助教 (60807816)
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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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 二次電池 / 水電解 / 酸素発生触媒 / 複合アニオン化合物 / 酸素発生反応 / 電極触媒 / 電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素生成デバイスとして普及が期待されているアルカリ水電解装置の課題の一つは、酸素発生反応速度が非常に遅いことであり、高活性な酸素発生触媒の利用が不可欠である。現在までに、陽イオン組成に着目した触媒探索が活発である一方、陰イオン組成に着目したものは非常に少ない。複合アニオン化合物の一つであるペロブスカイト酸塩化物が高い触媒活性を有することから、本化合物を対象とした酸素発生触媒の高活性化と触媒設計指針の獲得を目指す。
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| 研究成果の概要 |
環境に優しいエネルギー変換デバイスとしてアルカリ水電解や空気二次電池が注目されているが、電気化学的な酸素発生反応が遅く、触媒の高活性化が重要視されている。本研究では酸素発生触媒として複合アニオン化合物に着目した検討を行った。これまでに見出しているペロブスカイト酸塩化物に加え、酸フッ化物や酸窒化物で高活性化することやそのメカニズム、高活性化には遷移金属サイトとして利用する金属カチオンとの組み合わせが重要であることを明確にした。これらの検討で得られた触媒のうち、特に高活性であった化合物は従前の酸化物触媒と比較して酸素発生電位を200 mV程度低減させられることを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
アニオン組成に着目した酸素発生触媒の検討は世界的にも珍しく、高活性化の要因と併せて明確にすることで触媒探索の可能性を拡げることができた。本研究によって得られた知見は高活性な酸素発生触媒の創製へ向けた新たな設計指針を提供するものであり、上記デバイスの普及へ向けて有益な成果が得られたといえる。
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