希土類硫酸塩における水の高速脱挿入メカニズムの解明

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K17821
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 無機材料・物性; 構造・機能材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 畑田 直行 京都大学, 工学研究科, 助教 (00712952)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 化学蓄熱 / 硫酸塩 / 脱挿入 / 拡散 / 脱水 / 水和

研究成果の概要

ベータ硫酸ランタンへの水の脱挿入は、ホスト結晶構造を維持したままでの、結晶内に一次元的に配列した安定位置をつたった一次元拡散によるものと確認された。硫酸ランタン九水和物を脱水させて生成したベータ硫酸ランタン粉末の組織は、厚さ数百ナノメートルの平板状の微細な結晶が積層した「板状節理」状となっており、その粒界拡散が水の高速な脱挿入の起源となっていることを明らかにした。

自由記述の分野

化学熱力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

化学蓄熱は産業排熱の有効利用のために期待される技術のひとつである。硫酸ランタンは、200℃以下の比較的低温であっても可逆的に水蒸気と反応し、吸熱・発熱を伴って水が脱挿入されるため、この温度域における化学蓄熱技術の開発に向けて興味深い物質である。本研究の意義は、本物質への高速な水の脱挿入メカニズムを解明し、材料組織、結晶構造に立脚した化学蓄熱材の開発指針を提案したことである。