| 研究課題/領域番号 |
22K14774
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
|
|---|
| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
|---|
研究代表者 |
大岡 英史 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (90825994)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 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: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
|
|---|
| キーワード | 電極触媒 / 活性予測 / 応用数理 / 反応速度論 / 熱力学 / 電極触媒理論 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
水から水素を作ったり、二酸化炭素からエチレンなどの化学資源を作るためには、還元力が必要である。この還元力を低環境負荷で獲得する方法として、水から電子を獲得する酸素発生反応がある。しかし、酸素発生反応を起こすためには、既存の触媒の活性向上が必要である。
そこで本研究では、酸素発生触媒の活性向上に向けた理論構築を行う。酸素発生触媒は、数十年間、精力的に研究されてきたが、未だに活性が不十分である。本研究で理論的な設計指針を獲得することで、今後の触媒開発を促進することを目指す。
|
| 研究実績の概要 |
酸素発生反応(2H2O --> O2 + 4H+ + 4e-)は、水の電気分解によるグリーン水素製造のボトルネックである。このため、酸素発生反応を効率化するための触媒開発が精力的に行われている。この背景には、Sabatier則と呼ばれる、1913年頃に提唱された法則がある。この法則は、「良い触媒とは、反応基質と適度に相互作用をするものである。なぜなら、相互作用が弱すぎると触媒が十分に作用できず、逆に強すぎると触媒から反応基質が離れないためである。」と主張するものであり、現在の不均一触媒開発の礎となる基本指針である。特に、近年の機械学習を用いたデータ駆動型触媒設計でも広く使われている設計指針である。一方で、熱力学的な観点のみでは、反応がどの程度速く進むか、という定量的な活性予測が困難であるため、Sabatier則による活性予測の精度向上が課題となっている。
本研究では触媒開発を効率化するため、反応速度論に基づき、酸素発生反応の活性予測モデルを構築した。具体的には活性予測の数式を導出し、その妥当性を実験的に検証した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
論文として発表できていないものの、理論式が実験データを再現しうることを確認できたため。
|
| 今後の研究の推進方策 |
電極触媒理論の論文として執筆し、専門誌に投稿する。
|
