超軽量水素吸蔵材料の開発

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(A)軽量水素吸蔵材料としてグラファイトのポーラス化を試みている。1.ナノポーラスカーボン(カーボンエアロゲル)の水素化アルコールの超臨界状態を用いてゲル状のカーボンを作製し、さらにそのゲル状カーボンを乾燥させてナノポーラスカーボンを作製し、それを圧力セル中に入れベーキングした後水素を6Mpaまで導入し水素化を試みた。現在、種々の実験を試みている。2.カーボンマイクロコイル微量の硫黄を含むアセチレンをNiなどの触媒中で750-800℃で0,5-2時間熱分解させることにより得られる。As-grownのカーボンコイルはほとんどがアモルファスであるが、2500-3000℃で熱処理をするとコイル状を保持したままグラファイト化する。この状態の構造変化を中性子回折で観察し、どの状態が水素を吸蔵しやすいかを確認している。このような多種多様な方法でナノポーラスカーボンやポーラスカーボン、そしてカーボンマイクロコイル、さらにカーボンナノファィバーなどを作製し、水素吸蔵特性をチェックしながら、そのカーボン材料の構造を高分解能中性子回折によって観察し、水素の存在位置を明らかにしようとしている。(B)TiやMg金属を含む水素吸蔵材料グラファイトにTiやMg金属を混入させ、軽量でかっ、水素を多量に吸蔵させることができる材料の探索と、中性子回折による構造観察、ならびに水素原子の存在位置の観察を行っている。水素原子はグラファイトのダングリングボンドと選択的に結合していることが明らかとなった。(C)Ti-Zr系に水素を吸蔵させて、水素原子の存在位置を中性子回折で明らかにしている。水素原子を吸蔵するとアモルファス化することから、水素原子の存在は単にTiやZrの水素化物を形成するだけではないことが明らかとなった。