窒素循環型システムのための中低温作動型窒素還元およびアンモニア酸化触媒の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06871
• 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: 材料加工・組織制御工学
• 研究機関: 東京工業高等専門学校
• 研究代表者: 城石 英伸 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (30413751)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 窒素還元 / アンモニア燃料電池 / 低温常圧 / 中温 / 窒素循環型システム / アンモニア酸化触媒

研究成果の概要

中低温度領域において，電気化学的窒素還元触媒並びに，アンモニア酸化触媒の開発を目的とした．半経験的分子軌道計算による触媒のスクリーニングを行った結果， Fe/N/C化合物が有望な候補であると結論づけ，実際にモデル触媒に近い構造を有する触媒を調製し，窒素還元能があることを示した．アモルファス金属ナノ粒子担持TiO2触媒の窒素還元能も明らかにした．また，中温度域においてAu/TiO2触媒を用いて窒素還元能の評価を行った．Ptシェル被覆立方体形Irナノ粒子担持カーボン触媒は，25℃においてアンモニア酸化における過電圧を低下させることが明らかとなった．

自由記述の分野

電気化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，自然エネルギーを用いて空気中に豊富に存在する窒素低温常圧でアンモニアに変換し，貯蔵したり輸送することを可能にする触媒の研究を行い，Fe/N/C化合物が有望な候補になりうることを示した。また，アンモニアから電気を取り出して，窒素分子に戻す触媒の研究を行い，Ptシェル被覆立方体形Irナノ粒子担持カーボン触媒が有望であることを見いだした．