【世の中は金やで】東大「金あれば水素吸蔵合金の吸収速度を40倍にしたるでwww」

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1: しじみ ★ 2018/07/27(金) 08:33:56.80 ID:CAP_USER
東京大学の研究グループは2018年7月、水素吸蔵材料であるパラジウム(Pd)の表面に金(Au)を混ぜることにより、水素の吸収速度が40倍以上高まることを発見したと発表した。

 近年新しいエネルギーとして注目を集めている水素。その利用拡大には、水素の輸送や貯蔵方法の確立が必要とされている。その1つとして、輸送が行いやすいなどのメリットから、水素吸蔵材料を利用した貯蔵方法の研究開発が進んでいる。

 水素吸蔵材料であるパラジウムは、水素を吸収する金属であり、水素のみを透過させることから水素純化膜の材料などとして利用されている。水素の透過には、水素の表面への吸着、表面から試料内部への侵入、試料内部での拡散の過程があるが、パラジウムでは表面からの水素吸収速度が遅いという問題があった。一方で金は水素を吸収せず、また表面にも水素をほとんど吸着しないことから、水素の吸収に対しては役に立たないと考えられていた。

 今回、東京大学の研究グループは、パラジウム単結晶の表面に金を蒸着して加熱することにより、表面にパラジウムと金の合金層を作成し、昇温脱離法と共鳴核反応法を用いて水素の表面付近での振る舞いについて調べた。-153℃に冷却したパラジウムに水素を吸収させた後に加熱すると、昇温脱離法では-120℃に試料内部に吸収された水素の放出によるピーク、27℃に表面に吸着した水素の脱離によるピークが見られた。一方で、表面に金の合金層を作成して同様の実験を行った場合、吸収された水素によるピークが増大し、表面に吸着した水素によるピークは減少して低温側にシフトすることが分かった。共鳴核反応法により水素の深さ分布を測定すると、金の合金層がある場合に、表面から数層深い領域で水素の吸収量が増大していることが明らかになった。

共鳴核反応法による水素の深さ分布。水素量に比例するガンマ線収量が金との合金化によって増加する 出典:東京大学
 さらに金の合金層の厚さよりも深い位置での水素量も増大しており、金の合金層が表面から試料内部への水素の侵入速度を加速する役割があることを見出した。昇温脱離法で得られるピーク面積から表面での金の濃度に対する水素の吸収速度の増加率を調べると、金の濃度が約440%の場合に水素の吸収速度は最大となり、純粋なパラジウムに比べて40倍以上加速されることを発見した。これまで水素の吸収を阻害すると考えられていた金が、水素の侵入速度を加速する効果があることを示したことになるという。一方で、金の量を増やし過ぎると吸収速度は減少した。

 水素の侵入速度の加速は理論計算によっても説明され、金と合金化することにより水素が表面でエネルギーが高い状態となり、水素が試料内部へ侵入するために越えなければならないエネルギーの壁(拡散障壁)が相対的に低くなり、その結果水素が侵入しやすくなっていることが分かった。さらにその起源を明らかにするために表面の電子状態を光電子分光法により測定した。その結果、パラジウムの電子状態が金との合金化により変化することを明らかにし、過去に提案されているモデルを用いて、水素が表面でエネルギーが高い状態になることを説明した。

 水素のエネルギー利用の鍵となる、水素純化膜や水素貯蔵に向けた水素吸蔵材料の開発が近年進められており、同研究の成果はそれらの大幅な高性能化に役立つことが期待される。また試料内部に吸収された水素は表面にやってきた際に特異な化学反応を起こすことも報告されており、吸収された水素を利用した新奇触媒の開発にもつながると考えられる。今後は同研究の発展として、パラジウムや金以外のより安価な材料への展開、水素吸収の促進メカニズムのより詳細な解明を目指して研究を行う予定だ。

共鳴核反応法による水素の深さ分布。水素量に比例するガンマ線収量が金との合金化によって増加する 出典:東京大学
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1807/24/rk_180723_suiso01.jpg
no title

http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1807/24/news022.html

38: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 12:39:30.03 ID:lRBX10oS
>>1
ブルーベリーの用土で、ピートモスだけだと水捌けが悪いから
鹿沼土を混ぜて、水捌けと水持ちを両立させる見たいなw

6: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 08:47:33.63 ID:+bThraM9
格納しておくのに-153℃に冷却し続けなきゃならないのか
せめて常温くらいにしないと使い辛いなぁ
宇宙空間用かな?

48: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 14:35:08.88 ID:H+PSYcDz
>>6
液体水素になる温度は【-253度】だぞ

54: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 16:00:25.66 ID:1noY5R9/
>>48
使いにくいのには変わりない。
重いのも難点だな
CO2から炭化水素作れたら面倒ないのになあ。

85: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/28(土) 22:17:23.88 ID:klJnUIAv
>>54
そんなあなたに光合成ですよ

88: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/29(日) 00:10:38.69 ID:3L1rypJW
>>85
ものになればいいんだけどねー

8: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 08:51:01.39 ID:Gffc9+cB
パラジウムも金も貴金属で高価だから実用化できないのが残念

11: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 08:56:03.59 ID:zhzVV9yH
世の中、金次第ってことか

20: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 09:26:51.47 ID:ZEhT+U0f
金 Au って、不活性金属の代表格なのに。おもしろいことだ。

21: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 09:38:06.35 ID:oiyVUclg
逆に水素を放出させるのに多大なエネルギーが必要!

24: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 10:11:29.53 ID:OMQa9G25
結局パラジウムが凄いんじゃん

58: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/27(金) 18:22:16.06 ID:cibJtEzY
EVの電池より水素の方が技術革新が早いんじゃないか?

65: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/28(土) 01:45:53.00 ID:sH+lKSnU
>>58
EVは送電網使う状況では普及しようがない
FCVの方がインフラ整備が低コストで
エンジン車から移行する上でデメリットも無い

66: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/28(土) 07:03:42.45 ID:UE0mN58N
>>65
ほんこれ
こと日本ではそこら中に電線が張り巡らされてるから、EVのインフラが整ってると勘違いする人が多いけど、送電網の大規模増強無しで今走ってる車がEVに置き換われば毎日大停電待ったなし

あと、水素も同じだけど、1次エネルギーが化石燃料である以上はガソリンエンジン車が一番環境にいい(エネルギーロスが少ない)

69: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/28(土) 11:17:40.32 ID:FEX9BOdr
燃料電池は車はあきらめて電力貯蔵を目指した方が良くないか

70: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/28(土) 12:23:51.99 ID:O/HKOAnO
>>69
もちろんそれもやってる
どういう時代が来てもいいように複数の研究を並列で進めてる
途上国じゃないんだから、一つの路線に全賭けなんてしない

91: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/29(日) 05:36:30.55 ID:sgxuGCHa
海外では車の動力源はガソリンが最も効率的
しかし、日本ではガソリン(石油)には無駄
飯食いの商社が絡んでくるので効率が悪い

EVにしても原発100%なら高効率だが火力
発電だと、やはり商社が世界一高い価格で資
源買ってくるので電気代が韓国の4倍になり
効率が悪い

中部電力と大阪ガスは無駄飯食いの商社をスル
ーして自社で資源買ったら従来より4割安く買え

脱原発に必須の天然ガス調達で中部電と大ガスがあけた風穴
://diamond.jp/articles/-/23775

92: ニュースソース検討中@自治議論スレ 2018/07/29(日) 05:43:04.33 ID:sgxuGCHa
水素にも商社が絡んで来るので効率が悪い

結局、日本では太陽光発電の性能が上がっ
て屋根の上だけで電気を100%自給でき
るようになるか、個人宅で水から水素を作
ってエネルギーを100%自給できるレベ
ルになるまで効率が悪いまま

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引用元: http://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1532648036/

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