| 研究課題/領域番号 |
20K05693
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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 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
湯浅 雅賀 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (50404075)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | グラフェン / メカノケミカル反応 / 酸素還元反応 / 酸素発生反応 / 金属空気電池 / グルコース燃料電池 / 二酸化炭素還元 / 大容量蓄電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまでに研究代表者は、金属空気二次電池の電極材料の研究に取り組んできた。その中で、メカノケミカル反応（機械的エネルギーを利用した化学変化）により合成したグラフェンが、金属空気電池において高性能を発揮することを見出した。しかし、この材料がなぜ、高性能を発揮するのかは未解明である。また、この材料が金属空気電池以外の反応にも活性を示す可能性も、同時に見出している。そこで本研究では、メカノケミカル反応によるグラフェンについて、①金属空気電池で起こる反応に対して高活性な要因と、②金属空気電池以外にどのような反応に適用可能であるか（特に再生可能エネルギーの有効利用に関わる反応について）、を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、メカノケミカル反応で得られるグラフェン（MSG）について、「①酸素の電気化学反応（酸素還元、酸素発生）に対する活性の向上」と、「②酸素の電気化学反応以外の電気化学反応（グルコース酸化、二酸化炭素還元）への適用」に取り組んだ。その結果、①については、MSGは窒素や硫黄のドープで酸素発生活性が向上すること、そして、酸素還元活性には活性点数が影響するが酸素発生活性には活性点数ではなく活性点の質が大きく影響することがわかった。②については、MSGはグルコース酸化活性を有すること、そして、MSGは二酸化炭素還元活性を持たないが他の材料の二酸化炭素還元活性を補助する機能があることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により得られた異種元素ドープMSGは従来の材料より優れた酸素還元・発生二元触媒活性を有しており、金属空気電池、燃料電池、ソーダ工業、水電解などの酸素の電気化学反応を利用する電気化学デバイスのエネルギー効率向上に大きく貢献できる点に、本研究で得られた成果の社会的意義がある。また、酸素の電気化学反応以外にグルコース酸化や二酸化炭素還元にもMSGが適用できる可能性が見いだされた点にも、本研究で得られた成果の社会的意義がある。また、本研究で見出された、酸素還元・発生における活性点の数と質の関係は、酸素還元・発生二元触媒を設計するうえで重要な知見であり、学術的意義が大きい。
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