Hydrogen Storage Materials by the Nanoconfinement effects

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平成4年度は，昨年度のメカニカルアロイング（MA）によって製造されたMg-Fe系を発展させて，Mg-Feにグラフェン系炭素材料を化合することを検討した．Zhangらは，MgH2に5 wt.%のグラフェン（Gr）を添加することで，水素放出温度を383.9 ℃まで低減すると報告している．このGrと類似の分子構造を有する材料として，Grの単層あるいは数層に相当するグラフェン（GN）がある．Zhangらの別の研究では，MgH2に対して10 wt.%のGNを添加することで，単体でミリングされたMgH2と比較して，水素放出温度が100 ℃低減すると報告している．また，ShriniwasanらはGNによる水素放出温度の低減効果はC原子とMg原子との間における電子移動によるものであると報告している．しかし，GNの機械的及び電気的特性はその結晶性に大きく依存する一方で，GNは作製時に官能基やその他構造欠陥が導入されやすい．また，GNと比較して空乏欠陥や酸素含有官能基が多く存在する還元型酸化グラフェン（rGO）は，作製方法が単純かつ大量生産が可能であることから，近年rGOを添加した水素貯蔵材料の研究が報告されている．そこで，Gr，GN，rGOをMg-FeにMAすることにした．まず，構造欠陥のないGNを作製し，その後，Mg，Fe，グラフェン系炭素材料をボールミルで混合した水素貯蔵材料を作製し，グラフェン系炭素材料がMg-Feの水素貯蔵特性に及ぼす影響を評価する．これまでBottom-up的アプローチとしてMg薄膜を作製してきたが，その基板にはすべてポリイミド樹脂を使用してきた．ポリイミド樹脂は高分子材用の中では耐熱性が高く，水素透過係数も高いため最適な基板であったが，積層膜の性能向上のためには再検討が必要と考えた．そこで，各種高分子材料の水素透過係数を測定し比較した．