Hydrogen storage of Mg composite nanoparticles by controlling of the nano-interface

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K14089
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 小川 智史 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70739101)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ナノ複合材料 / 表面・界面物性 / 水素吸蔵材料 / X線分光分析 / 透過型電子顕微鏡

Outline of Annual Research Achievements

年々厳格化しつつある温室効果ガスの排出規制をクリアしつつ持続可能な成長を達成するためには、エネルギー利用におけるよりいっそうの効率化が望まれる。エネルギーの利便性向上のために長期安定貯蔵が可能な水素エネルギーの普及が肝要であり、水素利用の普及を目指して本研究ではMgをベースとした安価な水素吸蔵材料の開発を行っている。課題として水素吸蔵時に300℃程度の高温条件を必要とするため、実用に向けては水素吸放出時のエネルギー効率の向上が必要である。本研究ではMgのナノ粒子化による比表面積の増加と、Mgと遷移金属（TM）を複合化することで生じるMg-TM界面付近の「歪み」を利用することで、Mgの水素吸放出温度を常温付近まで低下させることを目的としている。
令和2年度においては前年度までに開発と評価を終えた高真空トランスファーベッセルと水素化反応トランスファーベッセルを用いてMg-Mnナノ粒子のMg K吸収端近傍におけるＸ線吸収微細構造（Mg K-edge NEXAFS）測定を実施した。Mnに対してMgの割合の多いMgリッチなMg-Mnナノ粒子では、そのNEXAFSスペクトルは標準試料のスペクトルと酷似していた。一方で、徐々にMn組成を増やしたMnリッチな試料では、NEXAFSスペクトル形状が変化していくことが明らかとなった。NEXAFSスペクトルの形状変化はMg原子周りの配位環境の変化を示しており、MgとMnの複合化とナノ粒子化によって「歪み」が導入されたことを示唆している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年度は全世界的に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）が猛威を振るい、人的移動が制限されたことによって本研究に多大な支障をきたした。そのため、研究期間を延長することで、Mg-Mnナノ粒子の物性評価を推進していくこととする。

Strategy for Future Research Activity

今後はMg-Mnナノ粒子における「歪み」が水素吸蔵前後で可逆的に変化し得るか調べるとともに、Mg-Mnナノ粒子の水素吸蔵量を評価する。さらにMgと非混合性の他の遷移金属（Ti, Cr）とＭｇを複合化させたナノ粒子を作製することで、「歪み」と水素吸蔵量との関係を系統的に調べていく。

Causes of Carryover

新型コロナウイルス感染症による行動制限によって研究計画に支障をきたしたため次年度使用額が生じた。2021年度に研究期間を延長することで継続して研究計画を遂行する予定である。