成果報告書詳細
管理番号20100000002050
タイトル*平成20年度中間年報 水素製造・輸送・貯蔵システム等技術開発 次世代技術開発・フィージビリティスタディ等 革新的な次世代技術の探索・有効性に関する研究開発 ゼオライト鋳型炭素をベースとしたスピルオーバー水素貯蔵に関する研究開発
公開日2011/5/10
報告書年度2008 - 2008
委託先名国立大学法人東北大学多元物質科学研究所
プロジェクト番号P08003
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1.研究開発の内容及び成果等 ゼオライト鋳型炭素(zeolite templated carbon, ZTC)は世界最大の比表面積(約4000m2/g)とミクロ孔容積(約1.8cm3/g)を有する。しかもその細孔径は、室温・高圧(30MPa以上)の水素吸着に有利である約1.2nmで均一である。このため、ZTCは炭素材料として世界最大の水素物理吸着量(2.2wt%@30℃,35MPa)を示す。ZTCに白金ナノ粒子を担持すると、白金のスピルオーバー効果によりさらに水素吸蔵量が増加することがこれまでにわかっているが、その詳しいメカニズムはよくわかっていない。本年度は、白金以外の金属によるスピルオーバーの可能性を検討するため、スピルオーバーを示す可能性がありしかも安価な金属である、ニッケル(Ni)を担持したZTCを合成し、その水素吸蔵能を調べた。
英文要約Title : Hydrogen Storage on Zeolite-Templated Carbons through a Combination of Physisorption and Spillover : New Energy Technology Development Program. Development of Technologies for Hydrogen Production, Delivery and Storage Systems (FY2008-FY2009) Annual Report
Zeolite-templated carbon (ZTC) has extremely high surface area (ca. 4000 m2/g) together with large micropore volume (ca. 1.8 cm3/g). In addition, ZTC has uniform pore diameter of 1.2 nm, which is preferable for hydrogen storage at room temperature and under high pressure (> 30 MPa). ZTC therefore exhibits very high hydrogen storage amount up to 2.2 wt% at 30 °C and under 35 MPa. This is one of the largest values among the porous carbon materials reported so far. Moreover, the storage amount can be further increased by Pt loading onto ZTC. We believe that this enhancement is due to a hydrogen spillover phenomenon through Pt nanoparticles. However, its detailed mechanism remains unclear.
This year we investigated a possibility of such spillover through metal nanoparticles other than Pt. We tested Ni, which is much more inexpensive than Pt. Several types of Ni-loaded ZTCs were synthesized and their hydrogen adsorption/desorption isotherms were measured at 25 °C up to 1 atm. As a result, the Ni-loaded ZTC exhibited larger hydrogen adsorption amount than the pristine ZTC, although the loaded ZTC has smaller surface area than the pristine one. Such uptake enhancement can be ascribed to the spillover. In addition, the obtained results indicated that particle size and crystal structure of Ni nanoparticles can greatly affect the degree of spillover.
In order to further enhance the spillover effect, it is significantly important to understand its mechanism. We are planning to clarify key factors affecting the spillover phenomenon.
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