高性能液体化学水素キャリアの研究

高性能液态化学氢载体研究

• 批准号: 16F16084
• 负责人: 徐 強
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16F16084/
• 关键词: 水素; 水素貯蔵; エネルギー

本研究では広い温度領域において液体であり、水素と窒素への選択的完全分解が可能であり、充填容易かつ副生成物（窒素のみ）の回収・再生不要であることから化学水素キャリアとして高い可能性を持つヒドラジン水和物の優れた性質に着目し、高性能化学的水素貯蔵技術の確立を目的としている。３次元グラフェンを合成し、さらに、窒素含有前駆体を用いて、不活性雰囲気下で熱処理を行うことにより、窒素ドープグラフェン(NC-T, T=焼成温度(℃))を合成した。窒素ドープグラフェンを担体として用いて、ＮａＯＨの共存条件下で前駆体金属塩の還元により二金属PtxNi1-x@NC-T (x = 異なるPt/Ni比)触媒を合成した。PtxNi1-x@NC-850触媒を用いてヒドラジン水和物の分解反応を行ったところ、触媒活性・水素生成選択性は、Pt/Ni比に依存することが分かった。反応速度は反応温度に依存し、293-333 Kの温度領域では温度上昇につれて、反応速度が増加することが分かった。Pt0.5Ni0.5@NC-850は、高い触媒活性を示し、TOF値は303 Kでは943 h-1に、323 Kでは2116 h-1に達し、これはこれまで報告された触媒の中で最高水準である。放出ガスの体積測定から、ヒドラジンの完全分解反応H2NNH2→N2＋2H2が選択的に進行し、水素生成選択率が１００％に達することが確認された。5回繰り返し実験を行ったところ、顕著な活性低下が観測されず、触媒は比較的高い安定性・耐久性を有することが明らかになった。Pt0.5Ni0.5@NC-850触媒の高い触媒性能は、金属間相乗効果及び金属ナノ粒子と担体との相乗効果に起因すると考えられる。本研究で開発した窒素ドープグラフェン担持PtNiナノ粒子触媒は、ヒドラジン水和物の分解反応に高い活性を示し、選択的に水素を発生させることができることを見出した。

This study aims to establish a technology for the storage of water in high performance chemistry, which is easy to fill, easy to recover and regenerate by-products, and easy to maintain the high possibility of water and substance quality. 3-D firing temperature synthesis, heat treatment with precursor, inert gas (NC-T, T= firing temperature (℃)). The synthesis of the precursor metal catalyst PtxNi1-x@NC-T (x = Pt/Ni ratio) was carried out under the condition of blue shift of NaOH. PtxNi1-x@NC-850 catalyst is used in the reaction of decomposition of water and organic matter, catalyst activity, selectivity of water formation, Pt/Ni ratio dependence. The reaction velocity is dependent on the reaction temperature. The temperature range of 293-333 K is dependent on the temperature rise. The reaction velocity increases. Pt0.5Ni0.5@NC-850 high catalytic activity, TOF values of 943 h-1 at 303 K, 2116 h-1 at 323 K, highest catalytic activity. Determination of the volume of emission, complete decomposition of H2NH2 →N2+ 2H2, and confirmation of the selectivity of water generation up to 100% 5. Low activity, low stability and high durability High catalytic performance of Pt0.5Ni0.5@NC-850 catalyst, inter-metallic phase interaction and inter-metallic phase interaction between particles and supports In this study, it was found that PtNi particles supported by PtNi were highly active in the decomposition reaction of water and organic compounds, and that selected water elements were produced.