プロトン伝導性ペロブスカイトを電解質とした水蒸気電解に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21360481
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 松本 広重 九州大学, 稲盛フロンティア研究センター, 教授 (70283413)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2011年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2010年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2009年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: エネルギー生成 / 変換 / 水素製造 / 水蒸気電解 / プロトン伝導性酸化物 / 水素エネルギー / 混合伝導体 / ビーズミル / ペロブスカイト / 焼結性

研究概要

地球温暖化や人間活動による地球へのインパクトの低減のためには、再生可能エネルギーの導入と普及が必要である。本研究は、燃料電池との組み合わせにより蓄エネルギー技術として働き、また、次世代のエネルギー媒体として期待される水素の製造法でもある水蒸気電解を扱う。600℃程度の中温領域で、効率よく水を電解できる手法としてプロトン伝導性酸化物を電解質とした水蒸気電解について検討した。電解質、アノード、カソードのそれぞれの要素について、水蒸気電解という用途に即した、材料選択やプロセッシング、構造を検討した。これらの知見を元に、薄膜電解質をカソードにサポートしたタイプの電解セルの試作と試験を行った。600℃において1. 4V程度を電解電圧と知る水蒸気電解を行うことが出来た。

研究成果

• [雑誌論文] Single-nanosize pulverization of solid oxide by means of a wet planetary-bead-milling (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, J. Hyodo, T. Ishihara, H. Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: vol.120 ページ: 39-42
  • NAID: 130002067687
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-nanosize pulverization of solid oxide by means of a wet planetary-bead-milling (2012)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Sakai, Junji Hyodo, Tatsumi Ishihara, Hiroshige Matsumoto
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 120 号: 1397 ページ: 39-42
  • DOI: 10.2109/jcersj2.120.39
  • NAID: 130002067687
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり
• [雑誌論文] ロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解による水素製造技術の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明, 松下正太郎, 松本広重
  • 雑誌名: クリーンエネルギー 巻: 19巻 ページ: 7-12
• [雑誌論文] プロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解による水素製造技術の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明、松下正太郎、松本広重
  • 雑誌名: クリーンエネルギー 巻: 19 ページ: 7-12
• [雑誌論文] High sinterability of planetary-bead-milled barium zirconate (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Sakai, H. Matsumoto, Y. Sato, J. Hyodo, N. Ito, S. I. Hashimoto and T. Ishihara
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: Vol.77 ページ: 876-878
  • NAID: 10025411911
  • 査読あり
• [雑誌論文] High sinterability of planetary-bead-milled barium zirconate (2009)
  • 著者名/発表者名: T.Sakai, H.Matsumoto, ほか5名
  • 雑誌名: Electrochemistry 77 ページ: 876-878
  • NAID: 10025411911
  • 査読あり
• [学会発表] プロトン伝導性無機酸化物を用いた水/水蒸気電解による水素製造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松市
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解におけるアノード反応の雰囲気依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明,荒川敬太,奥山勇治,石原達己,松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松市
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] プロトン伝導性無機酸化物を用いた水/水蒸気電解による水素製造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松(特別講演)
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解におけるアノード反応の雰囲気依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明, 荒川敬太, 奥山勇治, 石原達己, 松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2012-03-29
• [学会発表] ペロブスカイト型プロトン伝導体を用いた中温水蒸気電解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太,松下正太郎,酒井孝明,奥山勇治,橋本真一,松家万起,石原達己,松本広重
  • 学会等名: セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] ペロブスカイト型プロトン伝導体を用いた中温水蒸気電解 (2012)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太、松下正太郎、酒井孝明、奥山勇治、橋本真一、松家万起、石原達己、松本広重
  • 学会等名: セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-01-13
• [学会発表] 遊星型ビーズミリングによるプロトン伝導性セラミックスナノ粒子の調製とその性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明,奥山勇治,石原達己,松本広重
  • 学会等名: (日本セラミック協会)電気化学会九州支部平成24年度秋季講演会
  • 発表場所: 福岡市
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] 遊星型ビーズミリングによるプロトン伝導性セラミックスナノ粒子の調製とその性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明、奥山勇治、石原達己、松本広重
  • 学会等名: (日本セラミック協会)電気化学会九州支部平成24年度秋季講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2011-12-05
• [学会発表] Proton Conducting Perovskite-properties and Experiences for Hydrogen Transport and Energy Applications Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: PROSPECTS PCC 2011
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Proton Conducting Perovskite-properties and Experiences for Hydrogen Transport and Energy Applications Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: PROSPECTS PCC 2011
  • 発表場所: Montpellier, France(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] 遊星型ビーズミリングによるプロトン伝導性酸化物ナノ粒子の調製とその性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明,奥山勇治,石原達己,松本広重
  • 学会等名: 第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 遊星型ビーズミリングによるプロトン伝導性酸化物ナノ粒子の調製とその性質 (2011)
  • 著者名/発表者名: 酒井孝明、奥山勇治、石原達己、松本広重
  • 学会等名: 第24回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太,松下正太郎,酒井孝明,奥山勇治,橋本真一,松家万起,石原達己,松本広重
  • 学会等名: 第48回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州市
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] プロトン伝導性酸化物を用いた中温水蒸気電解 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太、松下正太郎、酒井孝明、奥山勇治、橋本真一、松家万起、石原達己、松本広重
  • 学会等名: 第48回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州
  • 年月日: 2011-07-09
• [学会発表] Keita Arakawa, Takaaki Sakai, Intermediate-temperature steam electrolysis for hydrogen production using proton-conducting perovskite-type oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: International Green Energy Business Conference 2011
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 2011-04-07
• [学会発表] Intermediate-temperature steam electrolysis for hydrogen production using proton-conducting perovskite-type oxide (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto, Keita Arakawa, Takaaki Sakai
  • 学会等名: International Green Energy Business Conference 2011
  • 発表場所: Daegu, Korea(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-07
• [学会発表] SrZr0. 5Ce0. 4Y0. 1O3-δを用いた薄膜水蒸気電解セルの作製と電解特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太,松下正太郎,酒井孝明,橋本真一,松家万起石原達己,松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] SrZr1-xMnxO3-δにおける電荷移動型プロトン化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小材剛史,佐藤恭彦,酒井孝明,松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] SrZr0.5Ce0.4Y0.1O3-δを用いた薄膜水蒸気電解セルの作製と電解特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 荒川敬太, 松下正太郎, 酒井孝明, 橋本真一, 松家万起, 石原達己, 松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: (学会中止(発表は成立))
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] SrZr1-xMnxO3-dにおける電荷移動型プロトン化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小材剛史, 佐藤恭彦, 酒井孝明, 松本広重
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: (学会中止(発表は成立))
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Charge Transfer Protonation of a Manganese-Doped Strontium Zirconate (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto, Takaaki Sakai, Yuya Kawasaki, Yasuhiko Sato and Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: Solid State Protonic Conductors 15
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 年月日: 2010-08-17
• [学会発表] Charge Transfer Protonation of a Manganese-Doped strontium zirconate (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto, Takaaki Sakai, Yuya Kawasaki, Yasuhiko Sato, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: Solid State Protonic Conductors 15
  • 発表場所: サンタバーバラ(アメリカ合衆国)
  • 年月日: 2010-08-17
• [学会発表] Takaaki Sakai, Water electrolysis as a mean to produce hydrogen using inorganic proton conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: 4^<th> International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC-4)
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Water electrolysis as a mean to produce hydrogen using inorganic proton conductors (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto, Takaaki Sakai
  • 学会等名: 4^<th> International Conference on Science and Technology for Advanced Ceramics(STAC-4)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2010-07-22
• [学会発表] Takaki Sakai, Shotaro Matsushita, Seok-Jun Kim, Tatsumi Ishihara, Water Electrolysis for Hydrogen Production Using Proton-Conducting Inorganic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: 7^<th> Asian Conference on Electrochemistry ACEC2010
  • 発表場所: 熊本市
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Water Electrolysis for Hydrogen Production Using Proton-Conducting Inorganic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto, Takaki Sakai, Shotaro Matsushita, Seok-Jun Kim, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 7th Asian Conference on Electrochemistry ACEC2010
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] Takaaki Sakai, Shotaro Matsushita, Tatsumi Ishihara, Intermediate-temperature steam electrolysis using proton-conducting perovskite (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroshige Matsumoto
  • 学会等名: 3rd international workshop on High Temperature Water Electrolysis
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
• [学会発表] Intermediate-temperature steam electrolysis using proton-conducting perovskite (2009)
  • 著者名/発表者名: H.Matsumoto, T.Sakai, ほか2名
  • 学会等名: 3rd international workshop on High Temperature Water Electrolysis
  • 発表場所: カールスルーエ、ドイツ
• [備考]
  • URL: http://inamori-frontier.kyushu-u.ac.jp/environment/research.html