【材料科学】パラジウムの水素吸蔵量と吸蔵速度を倍増 京大

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パラジウムの水素吸蔵量と速度を倍増

掲載日:2014年7月14日

金属触媒の活性を飛躍させる成果が出た。パラジウム金属(Pd)ナノ結晶を、金属イオンと
有機配位子からなる多孔性金属錯体(MOF)で被覆すると、被覆していない場合に比べて
水素吸蔵の量と速度がそれぞれ2倍になることを、京都大学大学院理学研究科の北川宏
(きたがわ ひろし)教授らが成功した。この新材料は水素の貯蔵材や分離膜、燃料電池の
電極触媒、高効率な水素化反応触媒として期待される。7月14日付の英科学誌ネイチャー
マテリアルのオンライン版に発表した。

Pdは白金族元素の一つで、水素化反応や自動車の排気ガス浄化用など多様な触媒として
使われ、燃料電池の電極触媒としても利用されている。Pd自身の約1000倍の体積の水素を
吸蔵することができ、水素吸蔵金属や水素分離膜としても実用化研究が盛んになされ、
その性能向上が課題になっている。

今回、研究グループは、形状制御したPdナノ結晶を作製して、その結晶表面の原子配列を
精密にコントロールしたところ、水素の吸蔵スピードが変化した。1辺が8面体のPdナノ
結晶は立方体の結晶よりも水素吸蔵速度が1.5倍速いことを示した。さらに、Pdナノ結晶の
表面を厚さ数nm(1nmは10億分の1m)のMOFで被覆すると、水素吸蔵量と水素吸蔵・放出速度
などの特性が各2倍に向上することを確かめた。

この成果は、ナノ結晶表面の構造制御やMOFによる被覆化で、金属の材料特性が格段に
向上することを示した。このような水素吸蔵特性の飛躍的な向上の原因は、Pdナノ結晶と
MOFとの界面で起こる電荷移動であることも突き止めた。さまざまな金属とMOFとの組み
合わせは、革新的な触媒や材料を創製する戦略の一つになりなりそうだ。

北川宏教授は「MOFで被覆した金属ナノ結晶は多様な触媒活性があり、革新的な新材料に
なる可能性が十分にある。それらを利用すれば、資源・エネルギー・環境問題を解決し、
持続可能な社会実現に向けて大きな貢献ができるだろう」と研究の意義を指摘している。

図. 立方体と8面体のPdナノ結晶、MOFで被覆した立方体Pdナノ結晶の電子顕微鏡写真と水素吸蔵特性の概略図
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/140714_img1_w500.jpg

ソース:サイエンスポータル(2014年7月14日)
パラジウムの水素吸蔵量と速度を倍増
http://scienceportal.jp/news/newsflash_review/newsflash/2014/07/20140714_01.html

原論文1:Nature Materials
Guangqin Li, et al. Hydrogen storage in Pd nanocrystals covered with a metal?organic framework.
http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4030.html

原論文2:Journal of the American Chemical Society
Guangqin Li, et al. Shape-Dependent Hydrogen-Storage Properties in Pd Nanocrystals:
Which Does Hydrogen Prefer, Octahedron(111) or Cube(100)?
(まだ論文誌サイトで公開されていないようです)

プレスリリース:京都大学(2014年7月14日)
多孔性金属錯体がパラジウムの性質を変えた −パラジウムの水素吸蔵量・吸蔵速度が2倍に向上−
http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2014/140710_2.htm
2名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:24:09.80 ID:jATARsyN
水素タンクのバイクとか胸熱
3名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:25:04.72 ID:ubJ1UzyO
なんで具体的な絶対値で書かないんだよ文系
4名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:29:29.33 ID:T8sbx5b/
よし、次は常温核融合でw
5名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:33:01.09 ID:dKTXIBx2
どこの企業が協賛しているの?
6名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:41:56.65 ID:HARTi74l
いつ商業生産できるか判らんものは「倍増」位でここに書くな。
せめて対数目盛3,4倍くらいのブレークスルーのびっしつの話を頼む。
7名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/14(月) 23:52:52.15 ID:zs7QU01B
おま、Nature Materialsに載るのがどれだけ大変なことか分かって言ってんのか
8名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 00:02:09.97 ID:M1uLXJSF
パラジウムといえば、最近は銀歯見なくなったよな・・・
9名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 00:16:09.56 ID:pDZ4kjIX
3Dプリンタで微細な構造の積層体とか作れば
より効率が増しそうだ。
ま、もうやってるんだろうけど。
10名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 00:53:37.70 ID:xAIG9IuR
ナノスケールの3Dプリンタ、すっごくお高いですよね。
11名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:31:22.94 ID:vTocAGXP
2010/12/30
【材料】レアメタルそっくり、京大が新合金精製に成功
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1293661719/
2010/11/23
【材料】水素吸蔵ナノ合金開発−ロジウムと銀“結合”/パラジウムを使わない燃料電池へ期待…京都大・九州大など
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1290463393/
2013/04/06
【材料】立方格子構造持つ金属ルテニウム触媒の開発に成功、家庭用燃料電池の耐用年数向上へ/京大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1365236003/

2011/2/28
フラスコで簡単に合成できるナノチューブの作製に世界で初めて成功?パーツの組み換えで性質のコントロールが可能な新材料の開発?
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20110228/

化学者から見た元素戦略 科学と産業に革命を起こす現代の錬金術
【第5回】 2014年3月7日
【特別対談】 京都大学・北川宏教授(1)
http://diamond.jp/articles/-/49836
12名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:32:35.12 ID:vTocAGXP
【ナノ】化石化を逆転させ、多孔性金属錯体(PCP)メゾ構造体の形をデザイン 高速分離でバイオエタノール精製などの効率化へ−京大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1340806561/
【化学】汎用原料で高機能樹脂 分子の鎖を整列させ金属材料に代わるプラスチックへ/京大など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1361891391/

【受賞予想】山中教授ら日本人3氏有力 ノーベル賞で米情報会社
http://toki.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1285066138/
【受賞】「江崎玲於奈賞」授賞式、北川・京大教授に賞状
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1385480549/


【技術】植物の光合成に匹敵する人工光合成に目処…2段階のエネルギー移動で光を効率よく捕集する分子システムを初めて開発/東工大など
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1389778011/

【化学】東大と九大、安価な鉄錯体による常温常圧でのアンモニア等価体の合成に成功
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1354785536/
【高分子化学】 傷ついたナノチューブに触媒活性発見 白金の触媒に近い性能を示す [SciencePortal]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1400491472/
【化学】水分解を効率化する触媒=水素製造など応用期待−理研・東大
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1404121909/

【材料】九大、水素吸蔵合金の材料費20分の1に 燃料電池向け
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1362635188/
13名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:33:27.49 ID:vTocAGXP
2014/6/15付
(ナゾ謎かがく)「水素で金属劣化」覆す現象 限界まで浸透 逆に強く
http://www.nikkei.com/article/DGKDZO72750790U4A610C1MZ9000/
http://www.nikkei.com/content/pic/20140615/96959996889DE5E0E5E7E2E5EBE2E3E6E2E4E0E2E3E69F88EBE2E2E2-DSKDZO7275080014062014MZ9000-PB1-1.jpg
 クリーンな燃料源として注目される水素は金属の強度を落として寿命を縮める悪役と考えられてきた。
しかし九州大学と産業技術総合研究所が2010年、金属に水素を過剰にしみ込ませると強度が高まる現象を発見。
常識を覆す成果と話題になった。水素悪役説は見直されたのだろうか。
 水素が金属の結晶内に侵入し亀裂や破断を起こす現象は「水素ぜい化」と呼ばれ、研究には40年以上の歴史
がある。ステンレスに代表される強度を高…

2010/07/01
産総研:水素で金属材料の強度が向上
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2010/pr20100701/pr20100701.html

PRESS RELEASE(2013/10/02)
水素中の金属疲労を抑制する方法の発見とその定式化に成功
http://www.kyushu-u.ac.jp/pressrelease/2013/2013_10_02_2.pdf


水素ぜい化
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E7%B4%A0%E3%81%9C%E3%81%84%E5%8C%96
14名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:35:39.09 ID:vTocAGXP
2014/04/10
【技術】放射性廃棄物の無害化に道? 三菱重、実用研究へ
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1397125346/

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元素変換を一部確認、豊田中研、重水素使い、三菱重の技術、実験で再現
2014/07/09文字数:632
[新聞記事] 日経産業新聞,

2014/07/09
元素変換を一部確認、豊田中研、重水素使い、三菱重の技術、実験で再現。
http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:oXio4Ga6RGUJ:mbiz.nikkei.jp/sp/keyword/keyword.aspx%3Fkeyword%3D%25E6%25B0%25B4%25E7%25B4%25A0%26typeSearch%3Dsearc

2014/7/9(水)
元素変換を一部確認、豊田中研、重水素使い、三菱重の技術、実験で再現。
http://blogs.yahoo.co.jp/beautiful_noise2006/34576486.html
トヨタグループの研究開発会社、豊田中央研究所は、重水素を使い元素の種類を変える元素変換
の現象の一部を確認した。
三菱重工業が提唱した技術実験の再現に部分的に成功したもので、
原子炉や大がかりな加速器を使わず、セシウムに重水素を透過すると元素番号が4つ多い
プラセオジウムを検出した。
豊田中研では
「起こるはずのない元素変換が起こっていることは否定できない」としている。
今後はより効率的に元素を変換させる研究に移る。
三菱重工も研究を拡大する方針。
三菱重工とトヨタグループが元素変換の研究を本格化することで、
メカニズムの解明や実用化研究が進みそうだ。
豊田中研では金属のパラジウムと酸化カルシウムの薄膜を交互に積層した多層膜に
セシウム原子をイオン注入し、重水素を約50リットル、1週間から約10日透過させた。
その結果「10の12乗個オーダーのプラセオジウム原子を検出した」としている。
同社は高い物質分析技術を持つ大型の放射光施設「SPring―8」より
さらに精度が2〜3桁高い分析技術を使い測定。
有意な量の変換元素(プラセオジウム)を検出し、
軽水素を透過させてもプラセオジウムは出てこなかったという。
元素変換は三菱重工が提唱。
「エネルギー収支が合わず、従来の物理学の常識では説明できない」などの指摘があるが、
同社は最近の研究で変換元素の収量を増やすことに成功している。
豊田中研は「三菱重工より検出量は少ないが、
同社の主張を支持する結果を得た」という。
15名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:40:41.79 ID:SqOtjSDf
>>7
まわりから天然って呼ばれている俺ならなんとなくわかる(´・ω・`)
16名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 02:55:52.38 ID:TsXpffqM
【天体物理学】金やプラチナは中性子星の合体で生成された
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1404294471/
17名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 04:02:43.71 ID:piPzcWyQ
常温核融合はありまぁす
18名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 04:06:01.25 ID:kCjWZLh1
カール食いたくなってきたw
19名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 04:46:04.56 ID:/LlQioj+
北川 宏
元素間融合を基軸とする新機能性物質・材料の開発
http://www.jst.go.jp/kisoken/crest/report/heisei23/pdf/pdf26/26-006.pdf
20名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 04:51:57.51 ID:xcGu5v5O
素晴らしい研究、水素燃料実用化へ向けて大きな一歩だ
21名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 05:29:10.34 ID:wsalbZnV
あんまり吸わすとヘリウムが
まともな研究なのに常温ネタ多めね
22名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 07:20:41.56 ID:gziTbHrT
値段も1.5倍になりました
23名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 07:43:58.40 ID:uIFyEBhT
MOFMOFしたいよ
24名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 07:52:01.79 ID:KSW6/VBb
良く判らんが、スタークインダストリィー社の小型アークリアクターの原料だろ、パラジウム?
25名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 08:09:23.73 ID:ol3uypxQ
うーんと、パラジウムナノ結晶の水素吸蔵量を2倍にする論文(MOF被覆)と、
水素吸蔵速度を2倍にする論文(表面構造制御)は別なのね
ファーストオーサーはいっしょだけど
26名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 16:08:36.63 ID:FMr36xsx
水素タンクに使えるんだったっけ
27名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 16:48:05.72 ID:7wPOd4RS
1000倍というとタンクでいうと100MPa並か?
タンクより安全性は高そうだけど、あとは価格がどうなんだろ?
28名無しのひみつ@転載は禁止:2014/07/15(火) 17:45:50.46 ID:S9VvPxop
>>2
それタンクが熱くなってるぞ
胸じゃなくて股間
29名無しのひみつ@転載は禁止
2012/07/01
【資源】南鳥島海底にレアアース 国内消費量の約230年分が存在すると計算も採掘に課題
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1341120817/
【資源】南鳥島のレアアース、一部で中国の約20倍 [13/02/21]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1361616408/
【資源】インド洋にも高濃度のレアアース 世界に広く存在する可能性[13/05/19]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1369004880/

2013/5/22
レアアース代替戦略が成果 政府、異例の連携体制
http://www.nikkei.com/article/DGXNASDD150W6_W3A510C1X21000/


【資源】レアアース市場で中国の影響力が低下、各国の新素材開発や供給元開拓で--ドイツ紙 [03/16]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1394927783/
【貿易】中国、日米欧に全面敗訴…レアアース輸出規制[14/03/27]
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/bizplus/1395882688/

2014/03/27
【材料】レアアースの一種「ジスプロシウム」を使わない高性能磁石を開発、3年後にハイブリッド車向けの実用化を目指す /NIMSなど
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1395929814/


2014/7/15付
東南アで脚光 「工場鉱山」 廃材から金や銀 争奪戦過熱 DOWA、5ヵ国から回収 ベルギー社、バンコクに拠点
http://www.nikkei.com/article/DGKDASGM1102M_R10C14A7FFE000/
 東南アジアで工場の廃材から希少資源を回収する動きが広がってきた。自動車やスマートフォン(スマホ)
などの生産が伸びるとともに貴金属を含む素材が急増したが、回収の仕組みは未熟だった。
DOWAホールディングスやベルギーのユミコアなど世界の製錬大手がリサイクル拠点を現地に設けるなど、
今後も拡大する「工場鉱山」の争奪戦が過熱しそうだ。
 資源に乏しいはずのシンガポールに金が採掘できる場所がある。洗濯槽のよう…

2014/7/15付
鉱山より効率よく貴金属・希少金属回収
http://www.nikkei.com/article/DGXDZO74260120V10C14A7FFE000/
 工場の生産過程から生まれる端材や不良品には、金や銀、パラジウムなどの貴金属が含まれている。
鉱山で掘り出すよりも効率が良い面もあり、製錬大手により回収・リサイクルが進められている。
 レアメタルと呼ばれる希少金属では、ハイブリッドカーなどの次世代自動車でリチウムやコバルト、ニッケルが…

9頁 東南アで脚光「工場鉱山」  廃材から金や銀 争奪戦過熱
DOWA 5カ国から回収
ベルギー社 バンコクに拠点
http://blogs.yahoo.co.jp/toriaezu3965/56336912.html
http://blogs.c.yimg.jp/res/blog-8e-48/toriaezu3965/folder/1632318/12/56336912/img_1?1405370550