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セルロースを出発原料とする白金代替燃料電池用ウッドカーボンカソード触媒の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24580244
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 木質科学
研究機関京都大学

研究代表者

畑 俊充  京都大学, 生存圏研究所, 講師 (10243099)

連携研究者 本間 千晶  地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 森林研究本部林産試験場, 主査
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードセルロース / メラミン / 炭化 / 窒素官能基 / 酸素還元反応 / 燃料電池 / 酸素還元活性 / 固体高分子形燃料電池 / 窒素 / 細孔構造 / 木質炭素化物 / Py-GC-MS / レボグルコサン
研究成果の概要

窒素をドーピングしたセルロース炭素化物からの燃料電池カソード触媒の開発を行い、合成条件の検討と構造解析を行った。非白金系窒素ドープ燃料電池用触媒サンプルの元素分析、表面化学分析、および高解像電子顕微鏡による組織構造観察を行い、酸素還元活性への影響を調べた。第四級型窒素と酸素含有官能基が酸素還元活性を向上させる上で重要な役割を果たすことがわかった。鉄錯体の触媒作用によりシェル状黒鉛微結晶が生成し、酸素還元活性の向上につながった。本研究の成果は、未利用バイオマスからの燃料電池用触媒の開発による持続可能な社会の実現のために役立つであろう。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (16件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 木材から燃料電池用材料をつくる2014

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充
    • 雑誌名

      生存圏研究

      巻: 10 ページ: 17-21

    • NAID

      120005575257

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ウッドバイオリファイナリー2.スギ炭素化物からの機能性材料の開発2012

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充
    • 雑誌名

      材料

      巻: 61(8) ページ: 742-747

    • NAID

      130002084919

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 窒素ドープ木質炭素化物の空隙構造に及ぼす合成条件の影響2014

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充, 内本善晴, R. Benoit, S. Bonnamy, P. Bronsveld
    • 学会等名
      第41回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Synthesis Conditions on the Porosity, Microtexture, and Surface Chemistry of Nitrogen-doped Carbonized Wood2014

    • 著者名/発表者名
      Toshimitsu Hata, Yoshiharu Uchimoto, Roland Benoit, Sylvie Bonnamy, Paul Bronsveld
    • 学会等名
      CARBON2014
    • 発表場所
      Korea
    • 年月日
      2014-06-29 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 窒素ドープ木質系炭素化物の合成条件が細孔構造に与える影響2014

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充, 内本 善晴, R.Benoit, S.Bonnamy, P.Bronsveld
    • 学会等名
      第64回日本木材学会大会
    • 発表場所
      愛媛県, 松山市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースからの白金代替燃料電池用カソード触媒合成条件の最適化2013

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充, 本間千晶, 内本喜晴
    • 学会等名
      第11回木質炭化学会発表会
    • 発表場所
      新潟市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural analysis of nitrogen contained in carbonized cellulose used as catalalytic cathode in fuel cells2013

    • 著者名/発表者名
      T. Hata, R. Asakura, Y. Uchimoto., R. Benoit, S. Bonnamy, P. Bronsveld
    • 学会等名
      The annual World Conference on Carbon
    • 発表場所
      Rio de Janeiro, Brazil
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural analysis of nitrogen contained carbonized cellulose used as catalytic cathode in fuel cells by electron energy loss spectroscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Toshimitsu Hata, Ryohei Asakura, Yoshiharu Uchimoto, Roland Benoit, Sylvie Bonnamy
    • 学会等名
      WOODCHEM 2013
    • 発表場所
      Porto, Portugal
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒素ドープセルロース炭素化物の構造解析と熱分解-GCMSによる加熱発生ガス分析2013

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充, 本間千晶, 内本喜晴
    • 学会等名
      第40回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースとメラミンを原料とした窒素含有炭素化物の構造解析2013

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充、朝倉 良平、内本 喜晴、Roland Benoit、Sylvie Bonnamy、Paul Bronsveld
    • 学会等名
      第63回日本木材学会大会
    • 発表場所
      岩手県、盛岡市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of carbonized cellulose as catalytic cathode in fuel cells2012

    • 著者名/発表者名
      T.Hata, R.Asakura, Y.Uchimoto, R.Benoit, S.Bonnamy, P.Bronsveld
    • 学会等名
      Order/Disorder in Bulk Carbon Materials: Structure/texture,quantification,imaging,modeling,structure--‐propertyrelationships
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Activation of Carbonized Cellulose for Improvement of Oxygen Reduction Reaction Activity of Catalytic Cathode in Fuel Cells2012

    • 著者名/発表者名
      T. Hata, R. Asakura, Y. Uchimoto., R. Benoit, S. Bonnamy, P. Bronsveld
    • 学会等名
      Carbon2012
    • 発表場所
      Krakow, Poland
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 原子状酸素照射による木質炭素化物1Si焼結体表面における構造変化の解明2012

    • 著者名/発表者名
      梶本武志, 畑俊充, 小嶋浩嗣, 田川雅人, 早川基
    • 学会等名
      第10回木質炭化学会発表会
    • 発表場所
      岩手県、盛岡市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 木質熱処理物の化学構造および金属イオン処理における錯体の形成2012

    • 著者名/発表者名
      本間千晶, 畑俊充
    • 学会等名
      第10回木質炭化学会発表会
    • 発表場所
      岩手県、盛岡市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 木質からの白金代替燃料電池用カソード触媒合成条件のPy-GC∠MSによる最適化2012

    • 著者名/発表者名
      畑俊充, 朝倉良平, 内本喜晴, 本間千晶
    • 学会等名
      第10回木質炭化学会発表会
    • 発表場所
      岩手県、盛岡市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Synthesis and characterization of carbonized cellulose for eco fuel cells2012

    • 著者名/発表者名
      T. Hata, R. Asakura, Y. Uchimoto., R. Benoit, S. Bonnamy, P. Bronsveld
    • 学会等名
      Ecowood 2012
    • 発表場所
      Porto, Portogal
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] セルロースとメラミンを原料とした窒素含有炭素化物の合成2012

    • 著者名/発表者名
      畑, 朝倉, 内本, R. Benoit, S. Bonnamy, P. Bronsveld
    • 学会等名
      第39回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      長野県、長野市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒドロキシエチルセルロース由来微粒子状炭素の調製2012

    • 著者名/発表者名
      島田 武, 木島正志, 畑 俊充
    • 学会等名
      第39回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      長野県、長野市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] Resistance of Silicon-Containing Carbonized Lignin to Atomic Oxygen Erosion. Protection of Materials and Structures From the Space Environment; Jacob Kleiman, et al2013

    • 著者名/発表者名
      T.Kajimoto, T.Hata, M.Tagawa, H.Kojima, and H.Hayakawa
    • 総ページ数
      617
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] 2-3-B08 炭, 持続型生存基盤論ハンドブック第6巻2012

    • 著者名/発表者名
      畑 俊充
    • 総ページ数
      534
    • 出版者
      京都大学学術出版会
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] ミッション研究室-研究内容

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/L/hata/naiyo.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] ミッション研究室

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/L/hata/index.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] ミッション研究室

    • URL

      http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/L/hata/naiyo.html

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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