研究課題
基盤研究(B)
水素吸蔵合金は水素を標準状態の10^<-3>の体積で貯蔵することができ高い安全性をもつことから、自動車用エネルギーストレージ材料として考えられている。自動車向けとしての問題点は、重量あたりの貯蔵量が小さいことである。例えば、希土類系合金では、1wt.%程度の水素貯蔵量しかない。経済産業省のWE-NET計画では、吸蔵量の目標値が3wt.%に設定されている。1)メゾスコピックレベルで制御された高効率水素吸蔵窒化炭素の開発電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ化学気相析出(CVD)装置により窒化炭素のメゾスコピック構造を制御した窒化炭素を作製し、それに12MPaの水素加圧処理を行ったところ、最大0.5wt%の水素吸蔵が確認された。構造を確認したところ、水素の吸収により窒化炭素ネットワークの骨格構造がわずかに広がっていろことがわかった。静電加速器による水素定量したところ、最大で35at%の水素が窒化炭素試料中に含まれていた。2)ウイスカー型水素吸蔵構造体の合成ウイスカー型の試料よりフレーク型の試料の方がより水素を吸蔵することが判明した。窒素がC : N=1:0.25程度で混入したアモルファス水素化窒化炭素で1.1wt%程度の水素吸蔵能を示すことが明らかになった。電子スピン共鳴スペクトル法では、不対電子数が窒素含有試料で水素吸蔵後に大きく減少するのに対し、窒素を含有しない試料ではそのような顕著な現象が得られなかった。3)窒化炭素高効率水素吸蔵構造素材のエネルギーストレージとしての基礎検証メタン-窒素系原料を用いたときに窒化炭素が大きな水素吸蔵能を示すことを確認した。その吸蔵量は液体窒素温度(77K)において2wt%を超すことも見出した。このような試料をグラム単位で合成し、再現性を得ることに成功した。
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