• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

Fundamental investigations of corrosion-proof and active non-noble-metal catalysts via graphene encapsulation for efficient hydrogen productions

研究課題

研究課題/領域番号 20K22546
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
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
研究機関筑波大学

研究代表者

胡 凱龍  筑波大学, 数理物質系, 研究員 (90885865)

研究期間 (年度) 2020-09-11 – 2021-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2020年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードhydrogen evolution / graphene / water splitting / proton penetration / corrosion / non-noble metal / catalyst / non-noble-metal catalyst / hydrogen production / graphene encapsulation
研究開始時の研究の概要

We plan to unveil a compatible method between the corrosion and protection for deriving high catalytic performance via graphene encapsulation in acidic environments. Furthermore, we try to establish the new science field of corrosion-proofing non-noble metal for expanding their applications.

研究実績の概要

Hydrogen evolution reaction (HER), the cathodic half reaction of the next-generation polymer electrolyte membrane (PEM) water electrolysis technology, requires corrosion-proof catalysts in acidic media to accelerate the hydrogen productions by using renewable energy sources. In this study, I systematically investigated the HER mechanism and corrosion-proof ability of graphene-covered non-noble metal HER catalysts in acidic electrolytes. The electrochemical experiments and computational simulations demonstrated that the layer number, chemical doping, and structural defects on the graphene cooperatively determined the degree of proton penetration, and their HER mechanisms. In addition, engineering the thickness, doping level, and defect density of covering graphene optimized the catalytic activity and catalyst life time (i.e. suppression of catalyst corrosion). Consequently, I firstly revealed that the HER activity was majorly governed by the proton penetration behavior through graphene layers. This new finding will further improve the traditional concept which only focused on the charge transfer effect from the metal substrate towards the covering outmost graphene layers and will show a fundamental understanding on the graphene covering technology for improving the usability of non-noble metal catalysts not only for the acidic HER process, but also for various circumstances that require the corrosion-proofing of non-noble metals.

報告書

(1件)
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Catalytic activity of graphene-covered non-noble metals governed by proton penetration in electrochemical hydrogen evolution reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Hu Kailong、Ohto Tatsuhiko、Nagata Yuki、Wakisaka Mitsuru、Aoki Yoshitaka、Fujita Jun-ichi、Ito Yoshikazu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 203-203

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20503-7

    • NAID

      120006952196

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [備考] グラフェンで被膜した卑金属電極が防食と触媒作用を両立するメカニズムを解明

    • URL

      https://www.tsukuba.ac.jp/journal/technology-materials/20210108190000.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-09-29   更新日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi