| 研究課題/領域番号 |
21H01744
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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28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
浅野 耕太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30415640)
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| 研究分担者 |
Kim Hyunjeong 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (00614645)
和田 武 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10431602)
榊 浩司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (20392615)
片岡 理樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20737994)
CHARBONNIER Veronique 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (30880801)
小川 智史 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70739101)
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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 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | エネルギー関連材料 / 水素貯蔵材料 / ナノ構造制御 / 構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、再生可能エネルギー導入拡大に向けて、電力の安全・安定供給に利用する高水素密度かつ低材料コストの水素貯蔵材料を開発する。軽量で安価なマグネシウムなどをベースとして、これまでの課題であった高い反応温度を低下させることを目的とする。産総研、名古屋大学および東北大学がそれぞれ独自にもつ材料創製法を駆使することで、目的とする材料と水素の反応温度低下を実現する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、高水素密度かつ低材料コストの水素貯蔵材料の創製を目的とする。希少遷移金属の使用から脱却し、MgH2およびYH3といった水素の高密度貯蔵に有望である金属水素化物の課題であった高い反応温度を低下させるべく、非混合性の異種金属との複合化をナノスケールで進めた。
まずMg-Mn系粉体および薄膜材料の試作と評価により、Mn中に埋め込まれたMg(H2)のサイズが数nm程度となると、常温付近において平衡水素放出圧力が2.5桁程上昇し、大幅な反応温度低下が見込めることが実験的に示された。さらにY-Zr系あるいはMg-HEA（ハイエントロピー合金）系についても金属水素化物相の不安定化が観測された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年の再生可能エネルギー導入拡大に当たり電力の需給バランスを図るためには、余剰発電時の電力を水素として貯蔵し、需要に応じた燃料電池等による発電・給電が有効な手段として考えられる。金属－水素系の化学反応を利用して可逆的に水素を出し入れできる水素貯蔵材料は、高圧ガス保安法の規制外である1MPa未満において、70MPaの圧縮水素ガスまたは液体水素を凌ぐ高体積密度で水素を貯蔵して、不純物ガスを含まない純水素を供給できることから、特に市街地あるいは災害時にも電力の安全・安定供給に貢献できる。本研究成果は課題であった材料コスト低減を図る上で新たな水素貯蔵材料開発指針を示すものである。
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