2000 年度実績報告書

二酸化炭素リサイクルによる環境保全およびエネルギー供給のための新機能材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号	10355027
研究機関	東北大学
研究代表者	浅見勝彦東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005929)
研究分担者	嶋村和郎三井造船, つくば研究センター, 主任研究員菊地迪夫東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30204837) 川嶋朝日東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50005964) 熊谷直和大機エンジニアリング, 研究開発部, 部長(研究職)
キーワード	二酸化炭素リサイクル / 地球温暖化 / 海水電解 / 水素発生電極 / 合金電極 / ニッケル鉄電極 / 鉄炭素電極 / ニッケル鉄炭素電極
研究概要	本年度は特に海水電解による水素発生電極に関する研究を中心に進めた。電着法によりNi-Fe合金電極、Ni-C電極およびNi-Fe-C電極を種々の条件下で作製し、特性と組成、構造、作製条件などの関係を詳細に調べた。電着溶液には硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硼酸をベースにし、これに種々の濃度の硫酸第一鉄およびアミノ酸の一種であるリジンを添加し、生成する電着膜中の鉄濃度および炭素濃度を制御しつつ変化させた。また、Fe-C電極をモール塩にリジンを添加した溶液中における電着によって作製し、特性を比較した。水素発生反応に対する活性は実際条件に近い90℃の8mol/Lの濃度のNaOH溶液中で測定した。Ni-Fe合金電極では活性は上昇したが、水素発生反応のターフェル勾配は150mV/decと一定であった。Ni-Fe合金電極の構造はFe含有量が60原子%以下では全て面心立方構造(fcc)であったが、格子定数はFe含有量と共に直線的に増加した。結晶粒の大きさはFeの合金化により微細化し、Ni-53at%では約5nmになった。Ni-C合金では最大で4.3at%Cまで作製可能であり、結晶構造はfccであり、Ni-C電極でもNiへのCの添加はFeと同様の効果をもたらし、格子定数および結晶粒も同様の変化を示した。さらにターフェル勾配が小さくなり、反応機構にも変化をもたらしている可能性を示した。さらに、Fe-C電極はFe-4.1at%C合金電極は非常に高い活性を示したが、この水素発生反応環境中での耐食性が十分ではなく、耐久性に劣ることが判明した。これらに対し、Ni-Fe-C合金電極はC含有量が5at%以上のものが得られ、その場合、構造はfccのまま、結晶粒は非常に微細化した。Feが20at%以上でかつCが5at%以上ではターフェル勾配は33mV/decを示し、水素発生反応が非常に活性化することを明らかにした。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] S.Hara,K.Sasaki,H.Itoh,H.-M.Kimura,K.Asami and A.Inoue: "An Amorphous Alloy Membrane without Noble Metals for Gaseous Hydrogen Separation"J.Membrane Sci.,. 164. 289-294 (2000)
[文献書誌] M.Yamasaki,H.hashbazaki,A.Kawashima,K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "Oxidation Behavior of Amorphous Ni-Zr and Ni-Zr-Rare Earth Element Alloys"High Temperature Corrosion and Materials Chemistry. 99-38. 180-191 (2000)
[文献書誌] M.Mehmood,E.Akiyama,H.Habazaki,A.Kawashima,K.Asami and K.Hashimoto: "Effect of Nanocrystalline Heterogeneity on the Corrosion Behavior of Sputter-Deposited Chromium-Niobium Alloys"Corrosion Science. 42. 361-382 (2000)
[文献書誌] K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "XPS Determination of Diffusion Coefficients of Cations in Thin Passive Films on Alloys"Solid State Phenomena. 72. 79-84 (2000)
[文献書誌] K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "Angle-Resolved XPS for Determination of Diffusion Coefficients and Mobilities of Cations in Thin Passive Films"Surf.Interface Anal.. 30・1. 106-111 (2000)
[文献書誌] 橋本功二他: "グローバル二酸化炭素リサイクル-地球温暖化防止と豊富なエネルギー供給のために-"エレクトロヒート. 111. 1-9 (2000)

2000 年度 実績報告書

二酸化炭素リサイクルによる環境保全およびエネルギー供給のための新機能材料の開発

研究代表者

浅見 勝彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005929)

研究成果

[文献書誌] S.Hara,K.Sasaki,H.Itoh,H.-M.Kimura,K.Asami and A.Inoue: "An Amorphous Alloy Membrane without Noble Metals for Gaseous Hydrogen Separation"J.Membrane Sci.,. 164. 289-294 (2000)

[文献書誌] M.Yamasaki,H.hashbazaki,A.Kawashima,K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "Oxidation Behavior of Amorphous Ni-Zr and Ni-Zr-Rare Earth Element Alloys"High Temperature Corrosion and Materials Chemistry. 99-38. 180-191 (2000)

[文献書誌] M.Mehmood,E.Akiyama,H.Habazaki,A.Kawashima,K.Asami and K.Hashimoto: "Effect of Nanocrystalline Heterogeneity on the Corrosion Behavior of Sputter-Deposited Chromium-Niobium Alloys"Corrosion Science. 42. 361-382 (2000)

[文献書誌] K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "XPS Determination of Diffusion Coefficients of Cations in Thin Passive Films on Alloys"Solid State Phenomena. 72. 79-84 (2000)

[文献書誌] K.Asami,E.Akiyama and K.Hashimoto: "Angle-Resolved XPS for Determination of Diffusion Coefficients and Mobilities of Cations in Thin Passive Films"Surf.Interface Anal.. 30・1. 106-111 (2000)

[文献書誌] 橋本功二 他: "グローバル二酸化炭素リサイクル-地球温暖化防止と豊富なエネルギー供給のために-"エレクトロヒート. 111. 1-9 (2000)

2000 年度実績報告書

浅見勝彦東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005929)

[文献書誌] 橋本功二他: "グローバル二酸化炭素リサイクル-地球温暖化防止と豊富なエネルギー供給のために-"エレクトロヒート. 111. 1-9 (2000)