制御ミリングプロセスによる次世代水素貯蔵媒体としての新規な炭素系材料の設計指針

通过受控研磨工艺作为下一代储氢介质的新型碳基材料的设计指南

• 批准号: 13750657
• 负责人: 折茂 慎一
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University (2002)Hiroshima University (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750657/
• 关键词: 制御ミリングプロセス; 炭素系材料; 欠陥構造; 水素; 水素貯蔵; 刃状転位; 水素貯蔵サイト; 化学吸着

本研究は、制御ミリングプロセスにより炭素系材料(特にグラファイト)に対して高濃度の欠陥構造を導入し、水素を高効率で貯蔵・輸送するための新規な炭素系材料の設計指針を得ることを目的とする。これまで得られた研究成果(即ち、欠陥構造の導入過程では高密度の刃状転位が観察できるとともにσ^*結合の減衰などの電子構造変調も確認できたこと、この欠陥構造の発達に伴って水素貯蔵機能が増大してCH_<0.95>にも達すること、さらには「弱い化学吸着状態」も含めた少なくとも2種類の水素貯蔵サイトがあること、など)をもとにして、さらに詳細かつ実用性を視野に入れた研究も進めた。その結果、水素放出特性を調べるための昇温脱離質量数分析では、水素の放出反応が600K及び950Kから始まるふたつのピークをもって進行することが解明された。重要な知見は、この第1ピークがカーボンナノチューブに代表される毛細管(キャピラリー)を有した炭素系材料からの水素放出と同様の温度である、ということである。第2ピークは、試料の再結晶化に関係していることも見出された。すなわち、この第2ピークの温度以下では、試料中には水素貯蔵に適した欠陥構造が維持されていると考えられる。また、グラファイト以外の類似の物質系として六方晶窒化ホウ素(h-BN)を選定したところ、最大水素量はグラファイトの場合の約35%にとどまるなど、水素貯蔵機能が「局所」電子構造の相違に起因することなども新たに判明した。これら成果は、次世代水素貯蔵媒体としての新規な炭素系材料を開発するための設計指針として、国内外で注目されている。

This study は, royal ミ リ ン グ プ ロ セ ス に よ り carbon materials (especially に グ ラ フ ァ イ ト) に し seaborne て high-concentration の owe 陥 tectonic を import し で 蔵 storage, high water element を working rate, conveying す る た め の new rules な carbon materials の design the pointer を る こ と を purpose と す る. こ れ ま で have ら れ た research (i.e. ち, owe 陥 tectonic の import process で は high-density の blade shape planning a が 観 examine で き る と と も に sigma ^ * combining の damping な ど の electronic structure - adjustable も confirm で き た こ と, こ の owe 陥 tectonic の 発 da に with っ て water element function of lay aside 蔵 が raised large し て CH_ < 0.95 > に も da す る こ と, さ ら に は "weak い Learn sorption state "contains も め た less な く と も 2 kinds の water grain storage 蔵 サ イ ト が あ る こ と, な ど) を も と に し て, さ ら に detailed か つ be use sex を に view into れ も た research into め た. そ の result, release water element characteristic を べ る た め の heat up from the mass number analysis で は, の release water element 応 が 600 k and 950 k び か ら beginning ま る ふ た つ の ピ ー ク を も っ て in す る こ と が interpret さ れ た. Important な knowledge は, こ の 1 ピ ー ク が カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ に representative さ れ る capillary (キ ャ ピ ラ リ ー) を have し た carbon materials か ら の water element release と with others の temperature で あ る, と い う こ と で あ る. The relationship between the second ピ ピ <s:1> に and the recrystallization of the test sample に and the <s:1> て る る と と と is found to be された. す な わ ち, こ の 2 ピ ー ク の temperature below で は, sample に は water grain storage 蔵 に optimum し た owe 陥 tectonic が maintain さ れ て い る と exam え ら れ る. Outside ま た, グ ラ フ ァ イ ト の similar の material department と し て hexagonal smothering the ホ ウ element (h - BN) を selected し た と こ ろ amount, the water element は グ ラ フ ァ イ ト の の occasions about 35% に と ど ま る な ど, water storage 蔵 function が "bureau" electronic structure の に deemed cause す る こ と な ど も new た に.at し た. は, next generation water element こ れ ら 蔵 storage media と し て の new rules な carbon materials を open 発 す る た め の design pointer と し て で attention both at home and abroad さ れ て い る.

项目成果

S.Orimo: "Nanostructured graphite-hydrogen systems prepared by mechanical milling method"Molecular Crystal and Liquid Crystal. 386. 173-178 (2003)

S.Orimo：“机械研磨方法制备的纳米结构石墨-氢体系”分子晶体和液晶。

H.Fujii, S.Orimo: "Hydrogen storage properties in nano-structured magnesium-and carbon-related materials"Physica B. (印刷中). 6 (2003)

H.Fujii、S.Orimo：“纳米结构镁和碳相关材料中的储氢特性”Physica B.（出版中）6（2003 年）。

S.Orimo: "Hydrogen desorption property of the mechanically prepared nanostructured graphite"Journal of Applied Physics. 90. 1545-1549 (2001)

S.Orimo：“机械制备的纳米结构石墨的氢解吸性能”应用物理学杂志。

折茂慎一: "カーボンナノチューブの合成・評価・実用化とナノ分散・配合制御技術"技術情報協会. 250 (2003)

Shinichi Orimo：“碳纳米管和纳米分散体的合成、评价和实际应用以及配方控制技术”技术信息协会250（2003）。

折茂慎一(共著): "グラファイトによる水素貯蔵技術"機械の研究. 54. 15-24 (2002)

Shinichi Orimo（合著者）：“利用石墨的储氢技术”机械研究 54. 15-24 (2002)。