低圧水素の選択的回収と水素同位体分離のためのカーボンアロイ開発

• 研究課題/領域番号: 21550195
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京工業高等専門学校
• 研究代表者: 阿久沢 昇 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (70042702)
• 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: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 層状 / 層間化合物 / 水素 / 低圧水素回収 / 水素同位体分離 / カーボンアロイ / ナノスペース

研究概要

アルカリ金属をドープした炭素の77Kにおける水素吸着等温線を決定し、これらの材料の水素回収と水素同位体分離への応用展開を試みた。RbC24の組成を有するルビジウムドープしたグラフォイル(膨張化黒鉛シート)は低圧水素ガスに対して大きな吸着能を有することが確認された。吸脱着速度が大きく可逆的であること、さらには被覆率50%での平衡水素圧が極めて低い(40Pa)ことからRbC24は低圧水素回収材として用いることができることを示した。
また多層カーボンナノチューブや熱処理温度1000℃、1500℃の石油コークスにカリウムをドープしたKC10についてもその水素吸着等温線を決定した。これらの等温線から水素同位体分離係数を見積もったところ多層カーボンナノチューブから調製したKC10で最も大きな値が観測された。しかしながらこの試料の欠点としてくりかえし吸脱着サイクルによって水素吸着量が減少することが確認された。

研究成果

• [雑誌論文] Superconductive CaC6 prepared from flexible graphite sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, R、Nakajima, M、Takano, Y、Mizuguchi, Y、Akuzawa, N
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 152 ページ: 767-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductive CaC_6 prepared from flexible graphite sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Matsumoto, et al
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 152 ページ: 767-770
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルミナ溶融塩電解に伴うカソード黒鉛の電気抵抗変化-電解温度の効果- (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿久沢昇、古茂田朋寛、玉田耕治、平山貴啓、今川博
  • 雑誌名: 炭素 巻: 249 ページ: 191-194
  • NAID: 10029546929
  • 査読あり
• [雑誌論文] アルミナ溶融塩電解に伴うカソード黒鉛の電気抵抗変化-電解温度の効果- (2011)
  • 著者名/発表者名: 可久沢昇, 他
  • 雑誌名: 炭素 巻: No.249 ページ: 191-194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of alkali metal-doped carbons for hydrogen recovery and isotope separation (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Akuzawa, et al.
  • 雑誌名: J.Nanoscience and Nanotechnology 巻: 11 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of alkali metal-doped carbons for hydrogen recovery and isotope separation
  • 著者名/発表者名: N.Akuzawa, et al.
  • 雑誌名: J.Nanoscience and Nanotechnology (Accepted)
  • 査読あり
• [学会発表] 乱層構造炭素へのカリウムドーピングと水素吸着 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田礼二、阿久沢昇
  • 学会等名: 第38回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] 乱層構造炭素へのカリウムドーピングと水素吸着 (2011)
  • 著者名/発表者名: 梅田礼二, 他
  • 学会等名: 第38回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 名古屋(名古屋大学)
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] カリウム「黒鉛層間化合物による水素吸収と同位体分離 (2010)
  • 著者名/発表者名: 荏畑さつき、阿久沢昇, 他
  • 学会等名: 第37回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 姫路市民会館
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] Application of alkali metal-doped carbons for recovery and isotope separation of hydrogen gas (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Akuzawa, et al.
  • 学会等名: Turkish-Japanese Joint Carbon Symposium
  • 発表場所: Istanbul(Turkey)
  • 年月日: 2010-03-19