| 研究課題/領域番号 |
22K14529
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
萩尾 健史 名古屋大学, 未来社会創造機構, 助教 (40808648)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 水素分離 / 膜分離 / ナノポーラス六方晶酸化タングステン / 結晶配向 / 緻密化 / 分子ふるい / ナノポーラスhWO3 / 緻密膜 / 結晶成長制御 / 多段合成 / グリーン水素 / 水素精製 / 分離膜 / ナノポーラスWO3 / 分離メカニズム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水素は次世代を担うクリーンエネルギー資源であり、中でも光触媒などを利用した水を出発源とするグリーン水素製造は重要な位置を占める。しかし、水素の製造過程では他のガス成分も副生するため、省エネルギーな分離・精製技術が必要となる。分子をサイズによって篩い分ける分離膜は次世代の省エネルギー分離・精製技術として期待されている。本研究では、水蒸気や酸素・大気共存下で水素が高度に分離可能な新規の結晶配向ナノポーラスWO3分離膜を提案し、その開発およびガス透過・分離メカニズムの解明を試みる。
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| 研究成果の概要 |
分離膜は、グリーン水素製造の過程で必要となる水素の省エネルギーな分離・精製に有用なツールである。そこで、水蒸気や酸素・大気共存下で水素が分離可能な新規の結晶配向ナノポーラス六方晶WO3分離膜を提案し、その開発およびガス透過・分離メカニズムの解明を試みた。膜合成時原料組成や合成環境影響を調査し、ナノポーラス構造を有する六方晶WO3結晶の細孔が存在するc面に配向した緻密膜形成の合成条件を見出した。また、複数回の繰り返し合成による欠陥低減とイオン交換による細孔内Na+除去により、膜性能を向上することに成功した。同膜で単成分ガス透過特性および水素分離試験を行い、開発膜が水素を優先透過すると確認できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ナノポーラス六方晶WO3膜という新規な膜材料のガス分離への適用可能性を明らかにしたものであることから学術的価値があり、膜分離という省エネルギーな分離技術の発展に寄与するという面で社会的意義もある。更に、本研究を通して開発した六方晶WO3の高度な結晶配向制御技術は、六方晶WO3の結晶成長メカニズムや成膜挙動に関する知見を提供するものであり、材料合成技術の面からも学術的意義があると考える。更に、同技術はグリーン水素製造に貢献するとともに、他の省エネルギー技術であるスマートウィンドウ等にも活用できるカーボンニュートラルに貢献する技術であり、社会的意義もあると考える。
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