ナノ構造化グラファイト-水素系の材料特性

纳米结构石墨-氢体系的材料特性

基本信息

批准号：
01F00517
负责人：
藤井博信
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00517/
关键词：
ミリング処理黒鉛欠陥構造水素水素貯蔵プロトンNMR 触媒効果

项目摘要

本研究は、黒鉛(グラファイト)を水素雰囲気中で機械的ミリング法によって練り上げ、高濃度の欠陥構造を人工的に導入し、水素を高容量かつ高効率で貯蔵・輸送できる新規な軽量非金属材料の設計指針を得ることを目的に取り組まれた。1.欠陥構造の導入過程:最近、水素中でミリングすることによって形成される欠陥構造は、金属触媒によって大きく変化することが見出されてきた。本研究では、ミリングポットからの鉄の混入のないナノ構造化グラファイトを作製する目的で、様々なミリング容器を作製し、実験を重ねた。その結果、ジルコニウム酸化物(ZrO2)で作製した容器を用いることによって鉄の混入が抑えられ、水素中(10気圧)での80時間のミリング処理によって水素を2〜3wt%吸蔵し、その水素の放出は、300℃当たりから900℃以上まで、連続的に起こることを見出した。この結果は、鋼鉄のミリング容器で作製したナノ構造化グラファイトの水素放出が330℃と700℃の2つの温度で起こるのとはまったく異なっていることを見出した。つまり、2ピーク構造は鉄の触媒効果によって生成されたものであると結論される。その他、鉄に変わってNiを触媒として用いることによって、低温側の水素放出ピークが成長し、水素放出温度の低温化が実現した。2.欠陥構造に依存した水素の動き前回、わずかに鉄が混入したナノ構造化グラファイトについて、プロトンのNMR実験を行い、2種類の異なる緩和時間の成分が存在するを報告した。今回は鉄の混入のないナノ構造化グラファイトの中のプロトンのNMRの測定を行った。その結果は、1種類の緩和時間を示し、そのときの水素の動きを表す活性化エネルギーは0.1〜0.2eVと極めて小さいことが判った。この起源は定かではないが、ナノ構造化グラファイト中に導入された水素が極めて早く動き回っていることを示唆しているらしい。今後、ドイツのマックスプランク研究所で本NMR測定は継続され、その起源の追求が行われる。

这项研究的目的是为新型轻质非金属材料获得设计指南，这些材料可以通过在氢气大气中通过人工引入高浓度缺陷结构在氢气大气中揉合石墨（石墨）来存储和运输高容量和高效率。 1。缺陷结构的引入过程：最近，已经发现，金属催化剂通过氢中的铣削形成的缺陷结构显着改变。在这项研究中，制造了各种铣削容器，并在许多实验中进行了实验，目的是生产纳米结构石墨而没有铣削锅中的铁污染。结果，发现使用由氧化锆（Zro2）制成的容器抑制了铁污染，而2-3 wt％的氢被氢气（10 atm）吸收了80小时，并且氢的释放是连续发生的300°C至900°C或更多。结果发现，在钢铣容器中制备的纳米结构石墨的氢释放与在两个温度下发生的氢释放完全不同：330°C和700°C。换句话说，得出结论是，两峰结构是由铁的催化作用产生的。另外，通过将Ni用作催化剂而不是铁，氢释放在低温侧的峰值增加，从而导致氢释放温度的温度降低。 2。上次取决于缺陷结构的氢气运动，我们用略带铁的铁进行了NMR实验，并报告说有两种不同的松弛时间成分。这次，我们对无铁污染的纳米结构石墨中的质子进行了NMR测量。结果表明，一种弛豫时间和代表当时氢气运动的活化能非常小，从0.1到0.2ev。尽管它的起源尚不清楚，但似乎表明将氢引入纳米结构石墨液的移动很快。将来，这种NMR测量将继续在德国的Max Planck Institute继续进行，并将对其起源进行追求。