| 研究課題/領域番号 |
21K04780
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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27030:触媒プロセスおよび資源化学プロセス関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
岡 伸人 近畿大学, 産業理工学部, 教授 (80570209)
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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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 空気極触媒 / バナジン酸塩ガラス / 金属空気電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
導電性バナジン酸塩ガラスにより、金属空気二次電池用の空気極 (正極) 触媒を開発する。これまで触媒材料として、ランタンなどの希土類元素を含むペロブスカイト型酸化物などが報告されてきた。本研究では、希少金属である希土類元素を使用せず、さらに特定の結晶構造を必要としない「ガラス」により新しい触媒材料を創出する。開発するバナジン酸塩ガラスは電気伝導性を有し、ガラス骨格中に適切な触媒元素 [3dブロック元素 (NiやMnなど)] を均一に配置できるため、電極反応をスムーズに進行させることができると考えられる。この研究を通して、金属空気電池用の新規ガラス触媒に関する系統的な知見を得る。
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| 研究成果の概要 |
金属空気電池の空気極における触媒材料として、これまでランタンなどの希土類元素を含むペロブスカイト型酸化物などが報告されてきた。本研究では、希少金属である希土類元素を使用せず、さらに特定の結晶構造を必要としない「ガラス」により新しい触媒材料を創出することを目的とした。その結果、10 mol%以下のCo3O4を添加したバナジン酸塩ガラス空気極触媒を開発し、従来の結晶性触媒を上回る触媒性能を実現した。ガラス骨格中に適切な触媒元素（Coなど）を均一に配置できるため、電極反応をスムーズに進行させることができたと考えられる。さらに原子サイズの微細構造（触媒活性点など）が強く影響していることも示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脱炭素社会の実現だけでなく、社会インフラを効率的に管理するスマートシティなど多くの分野の技術革新が、高容量電池を無くして成立しえない。現在のリチウムイオン電池を超える高いエネルギー密度が期待される金属空気電池の実現に向けて、高効率な空気極触媒の開発が不可欠である。本研究では、希少金属である希土類元素を使用しないガラス材料により新たな空気極触媒を開発した。
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