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多孔質

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1: 2015/06/09(火) 21:58:55.93 ID:???.net
共同発表:マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立~和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/index.html

画像
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu1.gif
図1 階層構造を持った多孔質金属の作製方法
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu2.jpg
図2 NiMn合金紙の外観
薄くて多孔質なのでNiMn合金紙の下に置いた文字やロゴが透けて見える。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu3.jpg
図3 腐食後の階層性ポーラスニッケル
機械的延性があり、幅広い用途が期待できる。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu4.jpg
図4 階層性ポーラスニッケルの走査電子顕微鏡像
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu5.jpg
図5
(a) 階層性ポーラスニッケルの透過電子顕微鏡像。
(b) 階層性ポーラスニッケルの元素マッピング。測定した場所のTEM像(白黒)、ニッケル(赤)、マンガン(緑)、酸素(青)マッピングを合わせた画像(Mix)。
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu6.jpg
図6 ナノポーラス金属の3次元像(注1参照)


(前略)

<研究の背景と経緯>
エネルギー変換・物質変換反応を利用している蓄電池や燃料電池で、「電極」は重要な構成部材となっています。

電極をナノレベルまで多孔質化すると、そのナノ構造を設計・制御・活用することで従来にない特性が得られます。現在の市販の電極には主にマイクロポーラス金属が用いられていますが、比表面積が比較的小さいという問題があります。比表面積が大きいと、電極触媒反応を促進できるという利点が生まれることから、比表面積の向上が求められていました。

東北大学では「脱合金化法」によるナノポーラス金属に長年取り組んでおり、比表面積の向上は達成できますが、孔がナノレベルで小さいため、気体や液体の圧力損失が高く応用は限られていました。そこで、東北大学と太盛工業株式会社との産学協同で、マイクロからナノにわたる高次の孔サイズを持っている多孔質材料の開発を行いました。

<研究の内容>
開発した作製方法を図1に示します。まず、ガスアトマイズ法注4)により5マイクロメートル以下のマイクロ金属粒子もしくは合金粒子を作製します。それをスラリー注5)にして和紙に染みこませます。
これを焼結することで、スラリーや和紙の成分が除去されて、マイクロ金属粒子のみが焼結されて合金紙になります。

この合金紙はすでにマイクロポーラス構造になっています(和紙はありふれた身近なマイクロポーラス材料です)。この合金紙を酸性溶液で処理することで、イオン化して溶液中に溶け出す元素を選択腐食することにより、合金繊維がナノポーラス化します。これによって、マイクロからナノにわたる高次の孔サイズを持った多孔質材料ができます。一例としてNiMn合金紙を作製しました。外観を図2に示します。Mnを脱合金化することで、比表面積は腐食前の1m2/gから
腐食後は100m2/gと100倍になり、ナノ構造化の寄与が明確になりました。また、厚さを薄くすることで腐食後も機械的延性(柔軟性)は保たれていました(図3)。

続きはソースで

image


引用元: 【材料科学】マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立 和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製

マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立 和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製の続きを読む

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1: 2015/03/10(火) 14:54:41.84 ID:???.net
掲載日:2015年3月9日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/09/257/

 産業技術総合研究所(産総研)は3月6日、多孔質の酸化タングステン(WO3)などを積層した半導体光電極を用いて、太陽光エネルギーで水を分解し、水素製造と同時にさまざまな高付加価値の化学薬品を効率良く製造する技術を開発したと発表した。

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 今回、タングステン酸イオンを含む溶液を導電性ガラスにスピンコートし焼成する簡便な方法で成膜した多孔質の酸化タングステン膜の半導体光電極を作製。膜厚を厚くし、さらに光散乱を有効利用しながら光吸収効率を大きくすることで、水素と同時にさまざまな高付加価値の酸化剤を効率良く製造できた。

 光電極と対極との間には逆反応を防ぐためにイオン交換膜を配置。酸化剤としては、硫酸水溶液(HSO4-)から過硫酸(S2O82-)、食塩(NaCl)水溶液から次亜塩素酸塩(ClO-)、炭酸塩水溶液から過酸化水素(H2O2)、ヨウ素酸塩(IO3-)を含む水溶液から過ヨウ素酸塩(IO4-)、三価セリウム塩(Ce3+)を含む水溶液から四価セリウム塩(Ce4+)などを含む水溶液が効率良く製造できた。S2O82-、ClO-、H2O2に関しては、これまでの報告の中で最も高い性能が得られた。
またIO4-およびCe4+生成はまったく新規な反応となる。

続きはソースで

<画像>
太陽光と光電極による高付加価値な酸化剤および水素の製造
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/09/257/images/001l.jpg

光電極による有用な化学薬品製造の反応機構
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/09/257/images/002l.jpg

WO3光電極による水素と過硫酸製造の電流電圧特性(疑似太陽光照射下)
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/09/257/images/003l.jpg

<参照>
産総研:光電極を用いた酸化剤と水素の効率的な製造方法を開発
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20150306/pr20150306.html

<関連>
産総研:酸化物光電極を用いた水分解による水素製造の世界最高効率を達成
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120312/pr20120312.html

引用元: 【光化学/エネルギー】産総研、光電極を用いた酸化剤と水素の効率的な製造方法を開発

産総研、光電極を用いた酸化剤と水素の効率的な製造方法を開発の続きを読む
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