| 研究課題/領域番号 |
18H01738
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
李 海文 九州大学, 水素エネルギー国際研究センター, 准教授 (40400410)
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| 研究分担者 |
中島 裕典 九州大学, 工学研究院, 助教 (70432862)
池田 一貴 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別准教授 (80451615)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 水素化物 / 水素貯蔵 / イオン伝導 |
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| 研究実績の概要 |
ホウ素系錯体型水素化物M(BxHy)n（例えば、LiBH4等）は高密度水素貯蔵材料（～10 質量%）および超イオン伝導体（高温相では1.0×10-3 S/cm以上）の有力候補として注目されている。室温近傍での高密度水素貯蔵および超イオン伝導を実現するには、それらの機能性を支配しうる多原子陰イオン[BxHy]n－の体系的研究が必要とされる。
今年度では、KB3H8の結晶構造、水素吸蔵およびイオン伝導特性を系統的に評価解析した。金属KとBH3・THFとの反応によりKB3H8の合成を行った。得られた試料の結晶構造およびBの化学結合状態は粉末X線（あるいはシンクロトロン放射光X線）および固体核磁気共鳴分析により評価し、KB3H8は約98 wt%という高い純度で合成されたことが分かる。シンクロトロン放射光X線回折その場測定結果から、－173から50℃までに２つの相変態が確認された。即ち、低温相の単斜晶系α相が15℃付近でα′相へ、30℃付近で立方晶系β相へ相変態を生じた。β相KB3H8は150℃付近まで昇温しても～10(-7) S/cmというとても低いイオン伝導性が確認された。160℃まで加熱すると、KB3H8の熱分解反応が開始し、水素以外にB5H9等の不純ガスの放出も検出された。200℃以上まで加熱した場合において、結晶状態のKBH4とK3(BH4)(B12H12)の生成が確認された。また、KB3H8-2KHの複合体は38MPa水素中で150℃以上まで昇温するとKBH4の生成が確認されたが、収率は31.6～36.4 mol%程度に留まった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
金属KとBH3・THFとの反応によりKB3H8の合成に成功し、昇温に伴うKB3H8の結晶構造の変化や熱分解挙動を詳細に評価解析した。さらに、KB3H8のイオン伝導特性および水素吸蔵特性を詳細に調査し、今後の研究開発において重要な知見を得た。上記の研究成果から、今年度の研究はおおむね順調に進展していると判断する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、研究分担者および国内外共同研究者と緊密に連携しながら、M(BxHy)n試料に対して、陽イオンまたは陰イオンの置換を行い、これまでに確立した合成プロセスにより試料作製を行う。さらに、得られた試料の結晶構造や水素貯蔵、イオン伝導特性を詳細に評価解析し、陽イオンまたは陰イオン置換の効果を検証するとともに、機構解明およびさらなる特性向上を目指す。
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