テスラ Tesla バッテリー78個目

名無しさん＠そうだドライブへ行こう

　
軽量で安全な水素キャリア材料を開発
室温・大気圧において光照射のみで水素を放出

https://www.titech.ac.jp/news/2019/045447.html

東京工業大学物質理工学院材料系の河村玲哉修士課程2年、宮内雅浩教授、筑波大学の近藤剛弘准教授、Nguyen Thanh Cuong研究員、岡田晋教授、高知工科大学の藤田武志教授、東京大学物性研究所の松田巌准教授らの共同研究グループは、
ホウ素と水素の組成比が1:1のホウ化水素シートが室温・大気圧下において光照射のみで水素を放出できることを見出した。

本研究グループは二次元的な骨格をもつホウ素に水素が結合した二次元物質であるホウ化水素シートの合成に、室温・大気圧下という非常に穏やかな条件で成功した。
ホウ化水素シートは質量水素密度は8.5%と高く、軽量で安全な水素キャリア材料としての応用が期待されていた。

ホウ化水素シートではホウ素の結合性軌道から反結合性軌道への遷移（α→β）、ならびに水素の反結合性軌道への遷移（α→γ）が起こることが示唆された。
特に水素の反結合性軌道への遷移は紫外線のエネルギーに相当する。
すなわち、光エネルギーでγ軌道に電子を遷移できれば水素の結合を弱められ、常温・常圧で紫外線の照射のみで水素が放出されるのではないかとの仮説を立てた。

可視光の照射はホウ素の結合性軌道から反結合性軌道への遷移（α→β）を起こすことができる一方、紫外線照射は水素の反結合性軌道への遷移（α→γ）を起こすことができる。
この結果紫外線の照射で水素が生成することが確認できた。
また、紫外線を照射したときの水素生成量を定量したところ、ホウ化水素シートの質量の8%にあたる水素を放出できることがわかった。

従来の水素吸蔵合金における質量水素密度は、高いものでも2%程度だった。また、シクロメチルヘキサンのような有機ハイドライドも有望な水素キャリアとして知られているが、その質量水素密度は6.2%で、水素放出には300 ℃以上の加熱が必要だった。
ホウ化水素シートは、既往の水素キャリアと比べて極めて大量の水素を、光照射という極めて簡便な操作で放出できることがわかった。

現行の車載用燃料電池には高圧水素タンクが搭載されているが、本研究成果により、安全・軽量・簡便なポータブル水素キャリアとしての応用が期待できる。