| 研究課題/領域番号 |
17K00627
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
小島 由継 広島大学, 自然科学研究支援開発センター, 教授 (20394546)
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| 研究分担者 |
中川 鉄水 琉球大学, 理学部, 助教 (50647261)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 水素貯蔵材料 / アンモニアボラン / 再水素化 / 水素化リチウム / 金属アミドボラン / アンモニア / ヒドラジン |
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| 研究実績の概要 |
アンモニアボラン（AB：NH3BH3）は単純な分子構造のため重量当たりの水素密度が約20%と水素吸蔵合金の10倍以上である。ABの克服すべき課題として単純な水素加圧では再水素化できないことが挙げられる。申請者らはこれまでABから水素放出後に生成するポリボラジレンを液体アンモニア・ヒドラジン中で24時間保持するだけで簡便に水素が再充填されることを見出した。
本研究では、アンモニアボラン同様高水素密度な水素貯蔵材料として注目されている金属アミドボラン（MAB）の水素再充填（再生）技術の開発をめざし、MABの再生反応メカニズム解明を目的とした。水素化リチウムとアンモニアボランを反応させて、リチウムアミドボラン（LiAB)を合成した。続いて先行研究と同様にLiABを200 ℃に加熱して水素を放出させて得た生成物（[LiNBH]xと考えられる）100 mgをヒドラジン（100 mg）-液体アンモニア（7 cm3）混合液中で40 ℃・24時間反応させ再生を試みた。数回再生処理後を試みたにも関わらず溶液NMRによって、LiABの存在は認められなかった。一方、X線回折によるとLiNH2が生成していたが、その他の固体生成物については確認できず[LiNBH]xのような高分子が残存または生成していると考えられた。固体核磁気共鳴（NMR）測定によりこの生成物を特定したところ、これまで報告されてきた構造と同様であることがわかった。再生が不十分である原因としてLiABの水素放出によって得られた生成物の重合度が高く、反応速度が極めて遅いことや、先行研究では反応時間で生成率が変わることが報告されていることから、最適な反応時間が処理条件によって異なることが考えられる。現在、この原因を調査中である。しかしながらLiNH2が生成していることから、LiABの再生反応には中間体としてLiNH2を経ることが考えられる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
これまで、TangらがLiABから水素放出後に得られる生成物をヒドラジンのアンモニア溶液と反応させることで、再生可能であることを報告してきた。今回の研究でTangらの実験が十分に再現できず、何らかの技術的障壁の存在や原理的に再生は困難あるいは再生割合が少ないことが考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きLiABの再生反応が困難であった原因を突き止め最適条件を決定した後、再生反応のメカニズムを検証する。他の金属アミドボラン（MAB：M＝Na, K, Ca, Y, Sr)の合成と水素放出後、再正反応の検討を行う。また、金属アミドボランから水素放出後の試料や再生処理物について構造解析を行う。これらの研究を通じて、再生反応が可能な金属アミドボランを選別し、メカニズムの考察を行う。
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