| 研究課題/領域番号 |
21H02010
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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35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
一川 尚広 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80598798)
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| 研究分担者 |
廣田 雄一朗 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60632437)
渡辺 豪 北里大学, 未来工学部, 教授 (80547076)
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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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 燃料電池 / 三相界面 / プロトン伝導 / ジャイロイド / 液晶 / イオン液体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、双連続キュービック液晶が形成する三次元連続性を持った立方周期ナノ構造（ジャイロイド構造）の利用に着目した。このナノ構造を利用して、『三次元の連続性を有する燃料ガス輸送チャンネル』と『三次元の連続性を有するプロトン伝導界面』を同一立方格子内に創る革新的技術を開発し、燃料ガス輸送相と電解質輸送相を同一の擬似一次相内に融合することを目指す。更に、電極上の白金触媒表面をこのような擬似一次相で覆うことで、白金ナノ粒子の表面全体を反応活性点に変換する方法論を開発し、燃料電池デバイスの革新を目指す。
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| 研究成果の概要 |
水素社会を構築する上で、水素をエネルギーに変換する燃料電池デバイスは鍵となるテクノロジーである。優れた燃料電池を創成するためには、燃料電池の部材である電極・電解質・セパレータ・触媒などの個々の設計も重要であるが、それらの部材の『接合』を制御することも極めて重要である。特に、『燃料相/電解質相/触媒相の三相の全てが接する界面（三相界面）』は反応活性点として機能する点であり、この三相界面を如何に多量に系中に作り出すかは発電効率に強く関与する因子である。本研究において我々は、特異な三次元構造であるジャイロイド構造を利用して、この三相界面を拡大する材料の創成に挑戦した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
三相界面をこのような設計で拡大しようとする試みは世界的にも類を見ず、極めて独創的である。この研究が成功すれば、燃料電池の触媒であり希少金属であるプラチナの必要量を大幅に減少させることができ、水素社会の構築に強く貢献する技術として期待できる。
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