高性能窒素系液体化学水素貯蔵媒体の研究

来る水素エネルギー社会を支えるキーテクノロジーとして、高効率水素貯蔵技術の確立が求められている。最近、アンモニアボランに代表される化学的水素貯蔵材料は盛んに研究されているが、これらは高い水素密度を有する一方、水素放出温度が高い上、主に固相材料であったため、自動車や携帯用電源等の移動型供給先への充填や生成物の回収・再生が困難であった。そのために、水素含有量が高く、温和な条件下で水素放出が可能で且つ移動型タンクへの充填が容易な液相化学的水素貯蔵材料の開発が強く求められている。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分解が可能であり、充填容易且つ生成物（窒素）回収・再生不要であることから水素貯蔵媒体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。金属配位高分子ZIF-8のナノ粒子を合成し、アルゴン雰囲気下、５００℃で炭化させることにより、カーボンナノ粒子を合成した。合成したカーボンナノ粒子を担体として用いて、水酸化ナトリウム共存下で白金とニッケル前駆体金属塩の還元によりカーボンナノ粒子担持白金・ニッケル合金触媒を合成した。 ３０℃で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、ニッケルと白金との比に依存することが分かった。ニッケルと白金との比が４：６の場合は最も高い触媒活性を示し、早い速度で水素を放出した。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、水素選択率が１００％に達することが確認された。電子顕微鏡観察により、カーボンナノ粒子に担持された白金・ニッケル合金ナノ粒子の平均粒径は2.2 nmであり、高分散状態にあることが明らかになった。

来る水素エネルギー社会を支えるキーテクノロジーとして、高効率水素貯蔵技術の確立が求められている。最近、アンモニアボランに代表される化学的水素貯蔵材料は盛んに研究されているが、これらは高い水素密度を有する一方、水素放出温度が高い上、主に固相材料であったため、自動車や携帯用電源等の移動型供給先への充填や生成物の回収・再生が困難であった。そのために、水素含有量が高く、温和な条件下で水素放出が可能で且つ移動型タンクへの充填が容易な液相化学的水素貯蔵材料の開発が強く求められている。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分解が可能であり、充填容易且つ生成物（窒素）回収・再生不要であることから水素貯蔵媒体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。金属配位高分子ZIF-8のナノ粒子を合成し、アルゴン雰囲気下、５００℃で炭化させることにより、カーボンナノ粒子を合成した。合成したカーボンナノ粒子を担体として用いて、水酸化ナトリウム共存下で白金とニッケル前駆体金属塩の還元によりカーボンナノ粒子担持白金・ニッケル合金触媒を合成した。 ３０℃で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、ニッケルと白金との比に依存することが分かった。ニッケルと白金との比が４：６の場合は最も高い触媒活性を示し、早い速度で水素を放出した。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、水素選択率が１００％に達することが確認された。電子顕微鏡観察により、カーボンナノ粒子に担持された白金・ニッケル合金ナノ粒子の平均粒径は2.2 nmであり、高分散状態にあることが明らかになった。