| 研究課題/領域番号 |
21K04690
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
松口 正信 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (50190434)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 水素センサー / アンモニアガスセンサー / 室温作動 / ポリアニリングラフト膜 / 水蒸気バリアー層 / 耐湿性 / フレキシブル / 常温作動型 / 水素ガスセンサー / 常温作動 / ポリアニリン / 水素社会 / 二層構造 / 耐湿度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
石油に代わる代替エネルギー源として水素の利用が進められているが、水素は可燃性ガスであるため安全の確保は必須であり、今後膨大な数の水素センサーが必要である。またその用途を考えると、加熱ヒーターの設置の必要がない常温作動型センサーの開発が望まれている。本研究では、常温作動で問題となる環境中の湿度の影響を抑制した新規水素センサーの開発を行う。そのために、柔軟なフィルム上に水素ガス検知層として導電性高分子であるポリアニリン（PANI）グラフト鎖を成長させ、さらに水分子のバリア層として疎水性の高分子を共重合させた二層構造を有する水素検知膜を開発する。
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| 研究成果の概要 |
室温作動型の新規水素センサーの開発を行った。検知材料には室温で導電性を有するポリアニリン（PANI）を選択し、センサ特性を実用化レベルに向上させることを目的として、PANIグラフト膜をセンサー基板上に簡便に作製する方法を確立した。作製した新規ガスセンサーは、アンモニアガスならびに水素に対して、従来報告されている室温作動型センサーと比べて応答値の増加、応答時間の短縮、回復率の向上に成功した。さらに、グラフトしたPANI鎖末端にポリスチレン（PSt）を共重合させた二層構造型の検知膜を作製した。PSt層が水蒸気のバリアー層として機能することで、水素応答への湿度の影響を抑制することにも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
石油に代わる代替エネルギー源として水素の利用が進められている。しかし、水素は漏れやすく、酸素と混ざると爆発の危険性があるため安全の確保は必須であり、水素社会の実現に向けては膨大な数の水素センサーが必要になる。しかし、現状の市販水素ガスセンサーは、動作時にヒーターで加熱する必要があるため消費電力が大きく、設置場所がコンセントのある場所に限定される。しかも、防爆構造にする必要がある。このような背景から、製造コストを抑えながら、「常温作動（ヒーターレス）でかつ湿度の影響をうけない」、しかも「フレキシブル」な新規センサーが実用化されれば、水素社会の実現に貢献するインパクトは非常に大きい。
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