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2012年5月27日 (日)

水素燃料を実用化へ導く結晶

水素燃料を実用化へ導く結晶
画期的な希土類/d-ブロック遷移金属
クラスターをリアルタイムでX線構造解析
することに成功、水素吸蔵材料における
水素の吸着・放出の秘密が明らかに

24 May 2012
RIKEN Research Highlights

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 水素はクリーンな燃料源であり、燃焼
しても水しか発生しないため、環境を汚染
することもない。

 そのため、炭化水素系燃料で動く
輸送機関から、水素を利用した最新の
燃料電池で動くシステムへの切り替えは、
ごく自然な選択と言えるだろう。

 しかしながら、水素利用技術は多くの
問題を抱えており、なかなか実験室レベル
から先に進むことができずにいる。

 なかでも最大の課題は、水素を
どのようにして車に積み込むか、という
問題だ。

 常温常圧での水素の密度はガソリンの
およそ1万分の1しかなく、ガソリンと同等
の走行可能距離を実現するためには、
非現実的なほど巨大な燃料タンクが必要と
なるからである。

 このたび、理研基幹研究所
(埼玉県和光市)の侯召民主任研究員を
はじめとする国際研究チームは、新しい
タイプの「異種多金属ヒドリドクラスター」
(異種金属混合型の
多金属ヒドリドクラスター)(図1)の
合成に成功した1。

 この材料は、より軽く、寿命の長い
燃料電池デバイスの開発に弾みをつける
ことが期待できる。

 研究チームは、モリブデン化合物に
多核希土類金属を組み込むことで、
X線構造解析により水素付加特性を
直接観察することのできる、分子性の
水素吸蔵材料を得ることに初めて成功
したのだ。

 これにより、クラスターの構造と
機能に関する明確な知見を得ることが
可能になる。

 研究チームは、水素を満たした細い
キャピラリーチューブにY4MoH9結晶を慎重
に封入した後、60時間にわたって自発的
水素付加反応を観察した。
 Y4MoH9クラスターは徐々に水素を取り
込み、その色は黒から赤へと変わって
いった。研究チームはこのとき、
結晶単位格子内のイットリウム原子と
モリブデン原子が離れていく様子を
100億分の1メートルより高い精度で
観察、有機金属結晶への水素付加に
関して、水素がヒドリドとして
クラスター内の特定の位置に取り
込まれる様子を初めて観察することに
成功した。

 今回の観察結果は、将来、より効率的な
水素吸蔵材料の設計に役立つだろう。

 理論計算により、電子特性の全く異なる
2種類の金属を組み合わせたことが、
このクラスターにユニークな反応性を
持たせるカギとなったことを示唆して
いる。

 周期表には、今回の手法で研究できる
元素がたくさん並んでいる。

 異種金属ヒドリド材料の躍進は
始まったばかりなのだ。
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>侯主任研究員は、「この形状の5配位
>水素原子は、これまで確認されたことが
>ありませんでした」と語る。

>異種金属ヒドリド材料の躍進は始まった
>ばかりなのだ。

期待が持てそうですね。

この辺が解決すれば燃料電池車でなくても
純粋に水素で走る車もありとなるはず。

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