異なる錯イオンが共存した新規錯体水素化物の創製とエネルギー関連機能の評価

不同络合离子共存的新型络合氢化物的创建以及能量相关功能的评估

• 批准号: 17K14830
• 负责人: 李 関喬
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17K14830/
• 关键词: 水素貯蔵材料; 錯体水素化物; 水素; 複合材料; 遷移金属; 錯体化学; イオン伝導; 全固体電池; マイクロ波技術

本研究では、5重量%以上の高水素密度を有し、室温付近にて可逆的な水素吸蔵・放出が可能な革新的水素貯蔵材料の創製を目指し、熱力学的安定性と水素の結合状態との相関に着目した基礎研究を推進した。具体的には、リチウムやマグネシウムなどの軽金属を陽イオンとし、ホウ素系錯イオンBH4と、遷移金属元素からなるFeH6、NiH4など、水素の結合状態が異なる複数の錯イオンが共存した新規錯体水素化物群を合成し、圧力-組成等温線測定などの手法を用いて合成試料の水素吸蔵・放出特性を評価、水素放出温度や吸蔵性能における水素の結合状態の影響を調査した。代表的な成果としては、高い水素貯蔵密度を有する一方で、水素放出温度の低下ならびに繰り返し水素吸蔵・放出特性の改善が課題であったホウ素系錯体水素化物LiBH4に、遷移金属系錯体水素化物Mg2FeH6を添加した複合材料において、錯体水素化物同士の複合化反応（LiBH4 + Mg2FeH6 → LiH + 2Mg + (FeB, Fe) + H2）によってLiBH4単体の分解反応における高い熱力学的安定性が改善され、150℃も低い温度領域にて水素放出が可能であることを実証した。また、600 ℃、35 MPaの高温高圧下においても部分的にしか水素吸蔵反応が進行しないと報告されているLiBH4に対し、本研究にて合成した複合材料では、400 ℃、20 MPaにおいて顕著な水素貯蔵量の減少を伴わずに4回以上の繰り返し水素吸蔵・放出が可能であることも見出した。本研究の結果より、水素の結合状態が異なる錯イオンの複合化が新たな高密度水素貯蔵材料の合成手法として有望であることが示され、今後は効果的な錯イオン種の組み合わせの選定や、複合化比の最適化により、優れた繰り返し水素吸蔵・放出特性を有する高密度水素貯蔵材料の創製が進むものと大いに期待される。

This study aims to promote basic research on the creation of innovative water storage materials with high water density of more than 5 wt %, reversible water absorption and release near room temperature, thermodynamic stability and water binding state. Specific methods for determining the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples include: (1) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(2) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(3) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(4) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(4) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(5) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples;(6) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples; and (7) the absorption and emission characteristics of water elements in synthetic samples. To investigate the effect of water release temperature and absorption properties on the binding state of water. The representative results are as follows: (1) the storage density of high and medium water element is high,(2) the temperature of water element release is low,(3) the absorption and release characteristics of water element are improved,(4) the absorption and release characteristics of water element are improved,(5) the absorption and release characteristics of water element are improved,(6) the absorption and release characteristics of water element are improved,(7) the absorption and release characteristics of water element are improved,(8) the absorption and release characteristics of water element are improved,(9) the absorption and release characteristics of water element are improved,(10) the absorption and release characteristics of water element are improved.(LiBH4 + Mg2FeH6 → LiH +2Mg + (FeB, Fe) + H2) The thermodynamic stability of the decomposition reaction of LiBH4 monomer is improved, and the release of water element is possible in the low temperature range of 150℃. In this study, the composite materials synthesized at 600 ℃ and 35 MPa exhibited a decrease in water storage capacity accompanied by more than 4 cycles of water absorption and emission. The results of this study indicate that the recombination of water elements in different states is expected to lead to a new synthesis method for high density water storage materials, and that the selection of the recombination of different species for future effects, optimization of the recombination ratio, and improvement of the absorption and emission characteristics of water elements are expected to lead to the creation of high density water storage materials.

项目成果

Institute for Energy Technology/Physics Department(ノルウェー)

能源技术研究所/物理系（挪威）

Helmholtz-Zentrum Geethach/Institute of Materials Research/Department of Nanotechnology(ドイツ)

亥姆霍兹-Geethach中心/材料研究所/纳米技术系（德国）

Thermodynamic Properties and Reversible Hydrogenation of LiBH4-Mg2FeH6 Composite Materials

• DOI: 10.3390/inorganics5040081
• 发表时间: 2017-12-01
• 期刊: INORGANICS
• 影响因子: 2.9
• 作者: Li, Guanqiao;Matsuo, Motoaki;Orimo, Shin-ichi
• 通讯作者: Orimo, Shin-ichi

In-situ powder neutron diffraction study on the formation process of LaMg2NiH7

• DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.02.196
• 发表时间: 2017-08
• 期刊: International Journal of Hydrogen Energy
• 影响因子: 7.2
• 作者: Toyoto Sato;K. Ikeda;M. Matsuo;K. Miwa;T. Otomo;S. Deledda;B. Hauback;Guanqiao Li;S. Takagi