内的電場供給に基づく電気化学的触媒活性効果発現系の構築

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23655180
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 田中 優実 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00436619)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: セラミックス / 燃料電池 / 電極触媒 / エレクトレット

研究概要

酸化還元触媒へのイオン伝導体を介した電圧印加により触媒活性が向上する現象は NEMCA効果として知られている。しかしこの効果を誘発するためには外部電源が必要となるため、発電を目的とするデバイスへの適用は利が薄い。そこで本研究では、「エレクトレット」の持つ表面電場空間を起源とした内的 NEMCA 効果導入を目指し、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)を基材とするエレクトレットを直流分極処理によって作製、これを担体とした場合における、エレクトレット特性と酸素還元触媒活性との相関を調べた。結果、陰極側で分極処理した YSZエレクトレット上に担持した触媒の酸素還元反応活性が、未処理表面や陽極処理面と比較して高くなる傾向を示すことが分かり、エレクトレットの利用による「ワイアレス NEMCA」実現への可能性が示された。

研究成果

• [雑誌論文] Near Infrared Transmittance of Translucent Si3N4 Sintered Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Yang, J. Hojo, N. Enomoto, Y. Tanaka, M. Inada
  • 雑誌名: Materials Letters 巻: 196 ページ: 155-157
• [雑誌論文] Fabrication of Translucent Silicon Nitride Ceramics with Various Sintering Aids (2013)
  • 著者名/発表者名: W. Yang, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo
  • 雑誌名: Int. J.Nanotechnol. 巻: 10(1-2) ページ: 119-125
• [雑誌論文] Fabrication of VO2 nanopowder via direct reaction of metal vanadium and hydrogen peroxide (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, Y. Iiguni, Y. Tanaka, H. Suzuki, T. Ota
  • 雑誌名: J. Ceram. Soc. Jpn. 巻: 121(1) ページ: 100-102
• [雑誌論文] Photovoltaic Properties of TiO2-ZnO Composite Electrodes for Dye-Sensitized Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Hojo, H. Tong, S. Shintani, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Powder .Powder . Metall. 巻: 59(11) ページ: 621-625
• [雑誌論文] イオン伝導性セラミックス表面における電荷固定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一, 山下仁大
  • 雑誌名: スマートプロセス学会誌 巻: 1(4) ページ: 167-178
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Sintering Conditions and Additives on Translucent Silicon Nitride Ceramics (2012)
  • 著者名/発表者名: W. Yang, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo
  • 雑誌名: Materials Science Forum, Eco-Materials Processing and Design 巻: 724 ページ: 282-286
• [雑誌論文] Dye Sensitized Solar Cells Based on ZnO Nanorod/TiO2 Nanoparticle Composite Films (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tong, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo
  • 雑誌名: Materials Science Forum Eco-Materials, Processing and Design 巻: 724 ページ: 397-403
• [雑誌論文] Preparation of Nanocrystalline ZnO/TiO2Film and Its Application to Dye-Sensitized Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Tong, M. Inada, Y. Tanaka, N. Enomoto, J. Hojo
  • 雑誌名: Functional Material Letters 巻: 5(2) ページ: 1260006/1-5
• [雑誌論文] Electric polarization and mechanism of B-type carbonated apatite ceramics (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Nagai, K. Tanaka, Y. Tanaka, M. Nakamura, K. Hashimoto, K. Yamashita
  • 雑誌名: J. Biomed. Mater. Res. A 巻: 99A[1] ページ: 116-124
• [学会発表] フッ素含有炭酸アパタイトの脱炭酸挙動とイオン伝導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川地麻里奈, 田中優実, 久貫悠美, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会, 2013 年年会
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] アパタイト型化合物の構造と電気化学的機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 東北大学多元物質科学研究所第2回新機能無機物質探索研究センターシンポジウム
  • 年月日: 20130200
• [学会発表] 高表面電位アパタイトセラミックエレクトレットの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮本泰晃, 稲田幹, 田中優実, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: 第51回セラミックス基礎科学討論会
  • 年月日: 20130100
• [学会発表] 欠陥過剰型ジルコニアセラミックスの誘電分散特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中優実, 松本孝平, 稲田幹, 榎本尚也,北條純一
  • 学会等名: 第51回セラミックス基礎科学討論会
  • 年月日: 20130100
• [学会発表] 超高密度な表面拘束電荷により触媒活性能を発現するセラミックセレクトレット (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 九州大学新技術説明会
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] 欠陥導入ジルコニアの酸素還元特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本孝平, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也,北條純一
  • 学会等名: セラミックス協会第25回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] セリア焼結体の粒界、粒内イオン伝導特性の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 蒋テツ, 稲田幹, 田中優実, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] Y -TZP の低温劣化に及ぼす表面蓄積電荷の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原浩之, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 永井亜希子, 山下仁大, 北條純一
  • 学会等名: セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] フッ素添加炭酸アパタイトのイオン電導特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中優実, 久貫悠美, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: セラミックス基礎科学討論会第50回記念大会
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] 炭酸アパタイト系化合物の固体電解質特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実, 久貫悠美, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 年月日: 20111200
• [学会発表] イオン伝導性セラミックスの新たな可能性～エレクトレットの創製とその活用～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 第4回固体材料合成および評価技術の新展開ワークショップ
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] 酸素還元触媒反応活系に及ぼす静電場導入効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実, 原浩之, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] セリア焼結体のイオン伝導に及ぼす微構造の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 蒋テツ, 稲田幹, 田中優実, 榎本尚也, 北條純一
  • 学会等名: 日本ンセラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] B 型炭酸アパタイトの熱安定性とイオン伝導性に及ぼすフッ素添加の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 久貫悠美, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 永井亜希子, 山下仁大, 北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] オキシハイドロキシアパタイトの分極特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本泰晃, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 永井亜希子, 山下仁大, 北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] ジルコニアセラミックスの低温劣化に及ぼす電荷注入効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原浩之, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 永井亜希子, 山下仁大, 北條純一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第24回秋季シンポジウム
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] イオン伝導体の新たな活用法～エレクトレットの可能性～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 学会等名: 電気化学会九州支部トークシャワー・イン・九州
  • 発表場所: 九州
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] ハイドロキシアパタイトの欠陥構造と分極特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮本泰晃, 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 永井亜希子, 山下仁大, 北條純一
  • 学会等名: 電気化学会九州支部トークシャワー・イン・九州
  • 発表場所: 九州
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] Electrically induced charge storage on zirconia ceramic electrets (2011)
  • 著者名/発表者名: Y . Tanaka, H. Hara, A. Nagai, M. Inada, N.Enomoto, K. Yamashita, J. Hojo
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid State Ionics
  • 年月日: 20110700
• [図書] 環境発電ハンドブック 第3章 9. イオン電導を利用したセラミックエレクトレット材料 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中優実
  • 総ページ数: 47-65
  • 出版者: 株式会社NTS(2012.11) 部分執筆/編集委員長:鈴木雄二
• [産業財産権] 触媒担体、触媒担体用エレクトレット、触媒反応系の製造方法、及び、触媒担体用エレクトレットの製造方法 (2012)
  • 発明者名: 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一
  • 権利者名: 国立大学法人 九州大学
  • 産業財産権番号: 特願 2012-196205
  • 出願年月日: 2012-09-06
• [産業財産権] 低温劣化の抑制された安定化ジルコニア (2011)
  • 発明者名: 田中優実, 稲田幹, 榎本尚也, 北條純一, 原浩之, 山下仁大
  • 権利者名: 国立大学法人 九州大学, 国立大学法人 東京医科歯科大学
  • 産業財産権番号: 特願 2011-203796
  • 出願年月日: 2011-09-16
• [産業財産権] Catalyst Carrier, Electret for Catalyst and Manufacturing Method Thereof (2011)
  • 発明者名: Y. Tanaka, H. Hara, M. Inada, N. Enomoto, J. Hojo
  • 権利者名: 国立大学法人 九州大学
  • 産業財産権番号: 米国仮出願特許P126517-A
  • 出願年月日: 2011-09-06