• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

水素発生オリエンテッドエピ構造3C-SiCによる高効率水素発生光触媒の実現

公募研究

研究領域人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合
研究課題/領域番号 25107516
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

加藤 正史  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362317)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード再生可能エネルギー / 材料加工・処理 / 触媒・化学プロセス / 水素 / 半導体物性
研究実績の概要

前年度の研究実績により、SiC光触媒においてはSiCへのオーミック電極形成が課題であることが明らかになったため、オーミック電極の形成が容易な構造を検討した。その検討を踏まえオーミック電極が作製しやすいp+型4H-SiCを基板として用い、その上にp型3C-SiCを結晶成長させた試料を用いた。その結果、4H-SiC上に成長された3C-SiCの結晶品質は、以前の6H-SiC基板上に成長させたものより向上していた。また、想定通りp+型4H-SiCへのオーミック電極作製も容易であった。このp+型4H-SiC基板上p型3C-SiCを作用電極とし、Niを対極とした硫酸電解液中での光電流は12mA/Wと観測され、これまでの約4倍の値となった。対極の犠牲反応がないと仮定するとエネルギー変換効率は1.5%となり、目標値に近づいたと言える。またPd助触媒をp型3C-SiC表面に担持した場合、光電流は15mA/Wに向上した。また、水素の発生量が光電流による見積もり値と近いことも確認した。なお、対極として犠牲反応が起こらない材料であるRuO2を用い、正確なエネルギー変換効率を算出した所、Pd担持のない場合で0.21%、Pd担持ありの場合で0.46%であった。SiCは腐食がなく、長期間安定に光電極として作用することを考慮すると、これらのエネルギー変換効率の値は他の材料に対しても遜色がないものだと考えられる。以上の実績により当初の目標に対して十分な成果が得られたと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 図書 (2件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Epitaxial p-type SiC as a self-driven photocathode for water splitting2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato, Tomonari Yasuda, Keiko Miyake, Masaya Ichimura, Tomoaki Hatayama
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 39 号: 10 ページ: 4845-4849

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2014.01.049

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of carrier lifetime on efficiency of photolytic hydrogen generation by p-type SiC2014

    • 著者名/発表者名
      Keiko Miyake, Tomonari Yasuda, Masashi Kato, Masaya Ichimura, Tomoaki Hatayama, Takeshi Ohshima
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 778-780 ページ: 503-506

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.778-780.503

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Excess carrier lifetime and strain distributions in a 3C-SiC wafer grown on an undulant Si substrate2013

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato, Atsushi Yoshida, Masaya Ichimura, Hiroyuki Nagasawa
    • 雑誌名

      Physica Status Solidi A

      巻: 210 号: 9 ページ: 1719-1725

    • DOI

      10.1002/pssa.201329015

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Silicon Carbide: Not Only for Energy Savings but Also for Energy Generation2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato
    • 学会等名
      EVTeC & APE Japan 2014
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama
    • 年月日
      2015-05-22 – 2015-05-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spectral Response, Carrier Lifetime and Photocurrents of SiC Photocathodes2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato, Keiko Miyake, Masaya Ichimura
    • 学会等名
      SPlasma2015 / IC-PLANTS2015
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 12 mA/W の光電流を示す水分解用 SiC2015

    • 著者名/発表者名
      市川尚澄、長谷川貴大、加藤正史、市村正也
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SILICON CARBIDE PHOTOCATHODE FOR SOLAR TO HYDROGEN CONVERSION2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato
    • 学会等名
      UK-Japan Solar Driven Fuel Synthesis Workshop: Materials, Understanding and Reactor Design
    • 発表場所
      British Embassy Tokyo
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光電極応用に向けたp型SiCエピタキシャル層の欠陥評価2014

    • 著者名/発表者名
      加藤正史、中野由崇
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC光電極の分光感度特性2014

    • 著者名/発表者名
      加藤正史、三宅景子、市村正也
    • 学会等名
      2014年第75回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-17 – 2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Carrier Lifetimes in Rutile TiO2 Single Crystals Measured by the Microwave Photoconductivity Decay2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kato, Kimihiro Kohama, Masaya Ichimura
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] SiC 水素発生光触媒の分光感度特性2014

    • 著者名/発表者名
      加藤正史
    • 学会等名
      第4回フォーラム「人工光合成」
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス 坂田・平田ホール
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 高効率水素生成に向けたSiCキャリアライフタイム評価2013

    • 著者名/発表者名
      三宅景子、安田智成、加藤正史、市村正也、畑山智亮、大島 武
    • 学会等名
      電子情報通信学会 電子デバイス研究会
    • 発表場所
      静岡大学創造科学技術大学院
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Impact of Carrier Lifetime on Efficiency of Photolytic Hydrogen Generation by SiC2013

    • 著者名/発表者名
      Keiko Miyake, Tomonari Yasuda, Masashi Kato, Masaya Ichimura, Tomoaki Hatayama, Takeshi Ohshima
    • 学会等名
      International Conference on Silicon Carbide and Related Materials 2013
    • 発表場所
      宮崎シーガイアフェニックス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SiC水素発生光触媒における効率制限因子2013

    • 著者名/発表者名
      加藤正史
    • 学会等名
      新学術領域研究「人工光合成による太陽光エネルギーの物質変換:実用化に向けての異分野融合」第2回公開シンポジウム
    • 発表場所
      立命館大学朱雀キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] エピタキシャルSiC光陰極による太陽光−水素変換効率2013

    • 著者名/発表者名
      加藤正史、安田智成、三宅景子、市村正也、畑山智亮
    • 学会等名
      第23回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      万国橋会議センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SiCによる水の光分解におけるキャリアライフタイムの影響2013

    • 著者名/発表者名
      三宅景子、安田智成、加藤正史、市村正也、畑山智亮、大島武
    • 学会等名
      第 5回薄膜太陽電池セミナー
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 「世界初!「SiCと水から水素を製造!」」マテリアルステージ、2014年2月号 64-66頁2014

    • 著者名/発表者名
      加藤正史
    • 総ページ数
      3
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 「シリコンカーバイドの太陽光吸収を利用した水素生成」ケミカルエンジニヤリング,58巻 10号 7-11頁2013

    • 著者名/発表者名
      加藤正史
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      化学工業社
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権] 高変換効率SiC光電極およびそれを用いた水素製造装置2015

    • 発明者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 権利者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-01-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 高変換効率SiC光電極およびそれを用いた水素製造装置2015

    • 発明者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 権利者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-04-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 高変換効率SiC光電極2014

    • 発明者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 権利者名
      加藤 正史、長谷川 貴大、市川 尚澄
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-11-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 界面抵抗を低減したSiC光電極およびその製造方法、ならびにSiC光電極を用いた水素製造装置2014

    • 発明者名
      加藤正史、長谷川貴大
    • 権利者名
      加藤正史、長谷川貴大
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-015515
    • 出願年月日
      2014-01-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi