| 研究課題/領域番号 |
20K15373
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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 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
北野 翔 北海道大学, 工学研究院, 特任助教 (50736840)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ナノシート / 層状複水酸化物 / クラスター / 酸素発生反応 / 金属ナノ粒子 / 電極触媒 / 水酸化物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水の電気分解の陽極反応である酸素発生反応（OER）は、再生可能エネルギー由来の電力を用いる持続可能な社会の実現に向けて非常に重要な課題である。しかし、OERを行うには理論値よりも余分に大きいエネルギーを投入する必要があり、これがエネルギーロスの直接的な原因となるため、余分なエネルギーを少なくOERを行うことを可能にする新しい電極材料の開発が求められている。本研究では、厚み1nm以下のシート状の材料（ナノシート）と粒径が2nm以下の金属粒子（クラスター）を複合することにより、高効率なOERを可能とする新規電極材料の開発を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
OERに活性なイリジウムクラスターを電極触媒として、層状複水酸化物（LDH）および遷移金属カルコゲナイド（TMD）の単層ナノシートを複合した。LDHを担体とした場合はイリジウムが還元的に、TMDを担体とした場合は酸化的に変化することがわかった。OERを行ったところ、TMDに担持したイリジウムクラスターが高い活性を示す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 |
酸素発生反応(OER)は、水の電気分解をはじめ、近年ではCO2還元による有用化合物合成や窒素還元によるアンモニア生成など様々な反応系において、水由来の水素を利用するための重要なアノード反応である。また、ポストリチウムイオンとして期待される金属空気電池の充電時の反応でもあることから、次世代のエネルギー運用技術において不可欠である。本研究は、これらの反応系のエネルギー効率に直結するOERの過電圧を低減させる材料開発の取り組みであり、電極触媒の高活性化に新たな指針を与えるものである。
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