光触媒と水素吸蔵材料のハイブリッド化：光駆動水素貯蔵システムの構築

光催化剂与储氢材料的杂化：光驱动储氢系统的构建

• 批准号: 22K04731
• 负责人: 池田 慎吾
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04731/
• 关键词: 光触媒; 水素吸蔵材料; 水素発生; 水素貯蔵; エネルギー変換; 水素貯蔵材料; 複合材料

光電変換材料と水素吸蔵材料の複合化により、光照射を駆動力とする水の電気分解反応を利用した新たな水素吸蔵システムの開発を目的とし、初年度は二酸化チタン粉末とパラジウムの複合材料を用いて検討を行った。パラジウム塩とギ酸を含む水溶液中に二酸化チタン粉末を分散させ、超高圧水銀ランプを用いて紫外光を照射することにより、光電着法によりPdを担持した複合材料を作製した。このとき、水溶液中の二酸化チタン分散濃度、パラジウム塩濃度を変化させることにより、複合材料中のPd担持量を制御可能であることをICP、STEM-EDS、FESEM-EDS、WD-XRFなどの機器分析により明らかにした。さらに、Pd担持二酸化チタン複合材料を無電解パラジウムめっき液に加えることで、Pd担持量を増大させることができた。作製した複合材料をギ酸水溶液中に分散させた状態で超高圧水銀ランプを用いて紫外光を照射した。複合材料粉末をろ過、水洗後、乾燥させ、密閉容器に封入し、容器内を窒素雰囲気とした。Pdの水素放出温度まで容器を加熱・保持した後、容器内のガスを採取し、ガスクロマトグラフィにより気体成分を定性分析した結果、水素と窒素が検出された。これらの結果から、光電着法により作製したPd担持二酸化チタン複合材料に対し、水溶液中で紫外光を照射することにより、Pd中に水素が吸蔵されることが検証できた。酸化亜鉛やチタン酸ストロンチウムなどの異なる酸化物半導体を用いた場合の挙動については、次年度に検討することとした。

通过将光电转换材料和储氢材料相结合，我们的目标是开发一种新型储氢系统，利用光照射为驱动力的水电解反应。第一年，我们将开发一种二氧化钛粉末和储氢材料的复合材料。我们使用钯进行了调查。将二氧化钛粉末分散在含有钯盐和甲酸的水溶液中，并用超高压汞灯照射紫外光，通过光电泳法制备负载钯的复合材料。此时，ICP、STEM-EDS、FESEM-EDS、WD-XRF等设备表明，通过改变二氧化钛分散液浓度和钯盐浓度，可以控制复合材料中Pd的负载量。通过分析发现了这一点。另外，通过在无电解钯镀液中添加负载Pd的二氧化钛复合材料，能够增加Pd的负载量。将制备的复合材料分散在甲酸水溶液中并使用超高压汞灯照射紫外线。将复合材料粉末过滤、水洗、干燥后密封于密闭容器中，使容器内为氮气气氛。将容器加热保持至Pd的氢释放温度后，对容器内的气体进行取样，利用气相色谱法对气体成分进行定性分析，结果检测出氢和氮。由这些结果证实，通过在水溶液中用紫外光照射通过光电沉积制备的负载Pd的二氧化钛复合材料，氢被吸收在Pd中。我们决定在明年研究使用不同氧化物半导体（例如氧化锌和钛酸锶）时的行为。