| 研究課題/領域番号 |
21H01603
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
君塚 肇 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60467511)
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| 研究分担者 |
志賀 基之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, システム計算科学センター, 研究主幹 (40370407)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2021年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 水素透過・吸蔵 / 量子効果 / 自由エネルギー地形 / 経路積分解析 / レアイベント解析 / 機械学習ポテンシャル / 水素吸蔵・透過 / 第一原理経路積分解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素をエネルギー媒体として利用するための材料技術を確立するには，その根本要素である「材料中における水素原子の振る舞い」を原理原則から理解し，材料設計に反映させることが重要である．本研究では申請者らが構築してきた量子論的モデリング手法を発展させることで，計算負荷を大幅に抑えながら，量子効果に由来する水素の特異な挙動を予測的に定量評価できる新規解析手法を構築する．これにより，水素エネルギー材料中の水素の反応・移動過程の自由エネルギー地形の系統的解析を実施し，水素の存在状態ならびに入出反応・移動過程のキネティクスの解明に役立てるとともに，水素透過・吸蔵性能の理論予測モデルを構築することを目指す．
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| 研究成果の概要 |
水素をエネルギー媒体として利用するための材料技術を確立するには，材料中における水素原子の振る舞いを理解し，材料設計に反映させることが重要である．本研究では，申請者らが整備してきた量子論的モデリング手法を発展させることで，計算負荷を大幅に抑えながら，量子効果に由来する水素の特異な挙動を予測的に定量評価できる解析法を構築した．これにより，水素エネルギー材料中の水素の反応・移動過程の自由エネルギー地形の系統的解析を可能にし，水素の存在状態ならびに入出反応・移動過程のキネティクスを明らかにするとともに，水素透過・吸蔵性能の理論予測モデルを構築するための指針を獲得した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水素を次世代のエネルギー移送・発生の媒体として利用するための取組みが注目されているなか，直接的に検出・測定することが容易ではない材料中の水素の挙動を，理論的に予測・理解するためのアプローチを確立することが重要である．本研究により構築した手法は材料中の水素特性に対して高い予測能力を持ち，水素利用技術の高度化のための材料研究の促進に資するものである．また，本研究による成果は，既存の水素エネルギー材料の性能向上のみならず，新しい候補探索に対して有用な指針を与える．
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