Fabrication of well-defined structure in two-dimensional thin film for development of hydrogen isotope separation membrane

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H01834
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Yasuda Satoshi 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (90400639)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢野 雅大 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究職 (30783790) ; 朝岡 秀人 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 副センター長 (40370340)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: グラフェン / 水素同位体 / 欠陥 / 電気化学

Outline of Final Research Achievements

Deuterium has been currently extensive use and increasingly demands for manufacturing of silicon semiconductors and optical fiber, and drug developments. Despite importance, low natural abundance on earth and similar physicochemical properties of hydrogen isotopes make difficult its enrichment, and currently feasible enrichment on industrial plant scale is limited. In this study, we focus graphene membrane which has high potential for the enrichment material, and the hydrogen isotope separation property used the graphene was investigated. Using electrochemical hydrogen pumping technique, the hydrogen isotope separation property of the graphene and effect of defect in the graphene on the separation ability could be evaluated. Furthermore, we found that hetero structure consisting of graphene and palladium layer has the high isotope separation ability as electrode catalyst.

Free Research Field

表面科学、ナノカーボン

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

二次元薄膜の水素同位体分離能について詳細に評価する手法について十分に確立していなかった。本研究で得られた成果は、二次元薄膜の水素同位体分離の学理の発展に多大な貢献が期待される。
また、水素同位体である重水素は、5GやIOTといった半導体産業や医薬品開発、将来のエネルギー源として期待されている核融合に必須な材料であるが、製造コストが高くほとんどを海外からの輸入に頼っている。本成果は、低コストでの水素同位体分離法の一つとなるポテンシャルを有しているだけでなく、国産化による日本の産業の活性化に貢献が期待される。