伊藤良一の研究ブログ２

ゼロCO2エミッション機能性材料開発研究センターに新しい実験室を頂くことになりました。 環境整備等これからです。 主に実用に近い研究や企業との共同研究に使用する予定です。 広すぎてまだまだ物が置けるとてもありがたい状態です。 伊藤良一

本研究室の活動が、トヨタモビリティ基金から「 トヨタ・モビリティ基金が支援する、水素社会構築を目指す研究者チームによる共同研究の成果がInternational Journal of Hydrogen Energyに掲載 」というタイトルでプレスリリースされました。 伊藤良一

触媒学会誌の特集に本研究「 グラフェンで被膜した卑金属によるPEM水電解槽用電極の開発 」の記事が掲載されました。残念ながら会員のみダウンロード可能でした。 伊藤良一

筑波大学ポッドキャストに対談形式のインタビューが掲載されました。 「#022 酸ニモ負ケズ！卑金属合金パワーで水素を作る」 伊藤良一

不働態化しやすい卑金属と触媒能力が高い卑金属を合金化することで、硫酸中で溶解しにくい卑金属電極の発見とメカニズムの解明についての論文を発表しました。 本研究チームは、多元合金の研究開始にあたり、組成、元素種類、元素の組み合わせがほぼ無限に存在している状況下で、いかに少ない労力と予算で目的に合致した卑金属合金を見つけ出すことができないか、という観点で多元合金の選定方法を検討しました。まず、図１(a)のように、従来の一般的な合金探索アプローチについて再考察します。従来アプローチは、第一原理で元素候補を推定し、性能を評価しながら元素数の増加を図る方式です。つまり、水電解におけるボトムアップアプローチは、１個ずつ元素を追加した後水電解性能を計測し、元素を追加するか交換するかなどの方法で合金性能向上を試みます。当然ながらうまくいかない元素の組み合わせが存在するため、試行錯誤が必要となり作製プロセスの最適化に膨大な労力と時間がかかります。これはつまり、積み木のように元素を積み上げて、一歩一歩着実に合金性能の向上を目指すボトムアップ方式といえます。この従来アプローチは３元合金程度であれば非常に有効ですが、使用元素を卑金属に限定しているとはいえ、５元素を超える多元合金に対して探索方針なしで闇雲に探索しても有益な成果が得られない可能性が高くなります。そこで、本提案のアプローチは、図１(ｂ)のように、元素を入れられるだけ入れた多元合金を先に合成し、目的とする電気化学反応条件下であたかも合金が意思をもって最適構造を作り出す、いわゆる非平衡下での自己組織化を取り入れる方式 です。つまり、本トップダウンアプローチは、水電解の実験条件を模した電解液に電極を含侵させ、不要な元素を自己選択して取り除いてもらうことで水電解条件における最適な元素が「勝手に生き残る」と考えます。そして生き残った者の中から、触媒として機能を発揮する組み合わせを採用します。このようにすれば、作製プロセスに係る最適化の労力を最小化でき、元素選択と特性評価に注力できるようになります。これはつまり、ジェンガのように、合成した多元合金から不要な元素を抜いて合金性能の向上を目指すトップダウン方式といえます。本研究では、新提唱のコンセプトが正しいかどうかも含めて、実験と理論を両輪として高性能触媒開発と詳細な検証を行いました。 詳...

3次元構造を持った窒素ドープグラフェンの伝導機構となぜ曲面を持っている窒素ドープグラフェンは触媒としてよいのかなどの起源を解明した論文を発表しました。詳細はプレスリリースまたは論文で詳しく述べています。ご覧ください。 プレスリリース 貴金属を使用しないグラフェンの優れた触媒能力の起源を解明 曲面上の炭素を窒素で置換することにより金属と絶縁体の両方の性質が現れることが鍵 原著論文 Coexistence of Urbach-Tail-Like Localized States and Metallic Conduction Channels in Nitrogen-Doped 3D Curved Graphene 伊藤良一

研究室のホームページを更新しました。 https://www.u.tsukuba.ac.jp/~ito.yoshikazu.ga/index.html 伊藤