| 研究課題/領域番号 |
21K05142
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 群馬大学 |
|---|
研究代表者 |
尾崎 純一 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30214125)
|
|---|
| 研究分担者 |
小林 里江子 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (70600013)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
|
|---|
| キーワード | カーボン担体 / 窒素ドープ / 炭化タングステン / 水素発生触媒 / 材料反応工学 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
水素製造用の水電解用カソード触媒として非貴金属触媒の開発が求められている。本研究では、水素発生反応（HER）に対する高い触媒活性を持つ炭化タングステン触媒（WxC/C）を、タングステン化合物をカーボン担体上で加熱し得る方法を取り上げる。本研究の核心をなす学術的「問い」として、「高いHER触媒活性を持つ炭化タングステン触媒合成に求められる炭素源カーボン担体の要件はなにか？」と設定した。具体的には、導入量と化学状態を制御した窒素ドープカーボン担体の使用や、カーボン担体へのWxC担持量の変化が、WxCの構造・組成、分散性、そしてHER触媒活性に及ぼす影響を評価することで「問い」に対する解答を見出す。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、水素発生（HER）用WxC/C触媒を,WO3とカーボン材料の反応により得る反応を取り上げ、カーボン原料への窒素ドープのHER活性に対する影響を検討した。窒素ドープは高担持量までWxC分散性保持、それによる高活性発現をもたらした。分散性保持効果は、窒素ドープによるWxC形成の初期反応（WO3→W）開始温度を低下させ、これは高融点の金属タングステンがより低温で生じたことに基づくものと理解された。ガス拡散電極を用いた水素発生試験では、WxC触媒搭載量に伴い増加する水素発生速度を観測した。しかしながら、そのHER活性は白金触媒に比べて低く、さらなる高活性化が必要であることが示された。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再生可能エネルギーを用いた水電解は、水素社会を構築する上での重要な技術である。本研究では、水素発生用炭化タングステン触媒の高活性化のための材料科学的条件を明らかにし、かつ実際の利用形態に近いガス拡散セルを用いた評価より、現状の問題点を明らかにした。これらの成果は、当該触媒開発におけるカーボン材料の優位性を示すのみならず、水素社会実現に拍車をかける成果である
|
