電極表面での有機ハイドライド電解合成による新規水素貯蔵システムの開発

• 研究課題/領域番号: 19K21138
• 補助金の研究課題番号: 18H05994 (2018)
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金 (2019); 補助金 (2018)
• 審査区分: 0502:無機・錯体化学、分析化学、無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
• 研究機関: 八戸工業大学
• 研究代表者: 片山 裕美 八戸工業大学, 工学部, 助教 (30823661)
• 研究期間 (年度): 2018-08-24 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 電気化学 / 自己組織化単分子膜 / 有機ハイドライド / 電気化学測定 / 有機ハイドライド法 / 水素貯蔵 / 水素

研究開始時の研究の概要

近年、日本国内では水素社会実現に向けて、有機ハイドライド法を用いた芳香族化合物に水素を貯蔵する技術の開発が行われている。その中でも電気化学的手法は、電位を設定するだけで酸化還元反応を制御することが可能であるものの、水素貯蔵材料に含まれる不純物が電極の不活化を引き起こすことが課題である。そこで本研究では、あらかじめ水素貯蔵材料を修飾した電極を用いて電極表面での有機ハイドライド法による新規水素貯蔵システムの開発を目指す。本手法により、電極近傍で反応が進行するため、拡散律速にとらわれずに反応が高効率に進行することが可能であり、新しい水素貯蔵・輸送システムの方法としての確立を目指す。

研究成果の概要

本研究課題は、自己組織化単分子膜を利用した電気化学的有機ハイドライド法の新規手法の開発を目指し、電極表面に水素貯蔵材料を修飾し水系電解液中でのワンポット反応システムの開発を行っている。本研究では、水素貯蔵材料として一般的なトルエンを基本骨格としてベンゼンチオールまたはフェニルエタンチオールを用いて、①電極への修飾条件の最適化を行うことにより3.4×10＾14個／cm＾2まで分子を吸着させることを可能とし、②SAM膜修飾電極を用いた電気化学測定からフェニル基由来の酸化還元ピークが確認された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、電気化学的手法による有機ハイドライド法で課題であった、水溶性の低い水素貯蔵材料に効率の良い水素供給方法や、拡散律速により徐々に反応効率の低下を解決するため、自己組織化単分子膜として水素貯蔵材料を電極上に修飾する方法を開発する。本手法によりワンポットでの反応が可能になり、拡散律速の影響が小さいことから新たな水素貯蔵技術として期待できる。