2025/10/23 更新

写真a

ナイトウ タカヒロ
内藤 剛大
NAITO Takahiro
所属
未来社会創造機構 脱炭素社会創造センター プロジェクト部門 特任助教
職名
特任助教
外部リンク

学位 1

  1. 博士(工学) ( 2022年4月   東京大学 ) 

研究キーワード 2

  1. 触媒化学

  2. 触媒化学

研究分野 1

  1. ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 触媒プロセス、資源化学プロセス

 

論文 14

  1. Comprehensive kinetic analysis of ammonia synthesis over a Co/BaO/MgO catalyst under milder conditions: Integral reactor modeling via Langmuir–Hinshelwood mechanism

    El-Shafie M., Yajima T., Naito T., Sato K., Tsuda S., Inazu K., Nagaoka K., Kawajiri Y.

    Chemical Engineering Journal   523 巻   2025年11月

     詳細を見る

    出版者・発行元:Chemical Engineering Journal  

    Ammonia (NH₃), synthesized from green hydrogen produced via renewable energy sources, is increasingly regarded as a critical carbon-free hydrogen carrier, with significant potential to support the global transition to sustainable energy systems and the achievement of carbon neutrality. To achieve this goal, a novel catalyst that consists of Co, BaO, and MgO has been recently reported, enabling NH<inf>3</inf> synthesis under lower and milder reaction conditions than those for the conventional Haber-Bosch process. In this study, the reaction rates of the Co/BaO/MgO catalyst were experimentally measured over a wide range of pressures (1–7 MPa) and temperatures (305–380 °C), allowing us to assess the influence of the backward reaction. Furthermore, two Langmuir-Hinshelwood (LH) kinetic models, 4-parameter and 8-parameter rate expressions, were developed and implemented in an integral reactor model to describe the ammonia synthesis rate. The results of both LH models showed good agreement with the experimental data within the error of ±20 %, which gives high R<sup>2</sup> values with a smaller number of parameters compared to the Nielsen rate law. The proposed approach, which utilizes an integral reactor model with LH kinetics, can be a powerful tool for the design of industrial reactors for ammonia synthesis.

    DOI: 10.1016/j.cej.2025.168922

    Scopus

  2. Efficient metallic Ni as a bifunctional electrocatalyst for integrating continuous PET plastic upcycling with hydrogen production

    Li, X; Sun, JY; Ma, HJ; Long, X; Li, TQ; Shimoyama, Y; Naito, T; Sato, K; Yamada, H; Nagaoka, K; Zhao, YX; Qian, XF

    APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENT AND ENERGY   371 巻   2025年8月

     詳細を見る

    出版者・発行元:Applied Catalysis B Environmental  

    Electrocatalytic upcycling of polyethylene terephthalate (PET) plastic wastes into value-added chemicals is promising to alleviate the environmental and energy crisis. However, the cost effectiveness and long-term stability are still facing great challenges for up-scaling applications. Herein, we developed an efficient and stable metallic Ni bifunctional electrocatalyst for the electrocatalytic upcycling of PET plastic wastes coupled with hydrogen production. The metallic Ni deposited on nickel foam exhibited a current density of 100 mA cm<sup>−2</sup> at 1.4 V<inf>RHE</inf>, and an optimal Faradaic efficiency to formic acid (FE<inf>FA</inf>) of 90 % at 1.5 V<inf>RHE</inf> for the anodic ethylene glycol oxidation reaction (EGOR), while presenting an overpotential of 250 mV at 100 mA cm<sup>−2</sup> and Faradaic efficiency to hydrogen (FE<inf>H2</inf>) close to 100 % for the cathodic hydrogen evolution reaction (HER). Mechanistic studies demonstrated the structural reconstruction of metallic Ni into amorphous nickel (oxy)hydroxides as the reactive sites for the EGOR process. A flow cell reactor was assembled by utilizing the bifunctional electrocatalyst as both anode and cathode. A long-term stability was achieved at a constant current density of 100 mA cm<sup>−2</sup> for 720 h. The superior catalytic performance, long-term stability and economic efficiency of the bifunctional metallic Ni electrocatalyst provide great potential for future scaling up.

    DOI: 10.1016/j.apcatb.2025.125211

    Web of Science

    Scopus

  3. Realization of Ideal Ba Promoter State by Simultaneous Incorporation with Co into Carbon-protective Framework for Ammonia Synthesis Catalyst Open Access

    De Silva, KKH; Sato, K; Naito, T; Toriyama, T; Yamamoto, T; Aso, R; Murakami, Y; Varadwaj, PR; Asahi, R; Inazu, K; Nagaoka, K

    ADVANCED ENERGY MATERIALS   15 巻 ( 8 )   2025年2月

     詳細を見る

    出版者・発行元:Advanced Energy Materials  

    Developing non-noble metal catalysts with excellent NH<inf>3</inf> synthesis activity under mild conditions is a long-term goal. The best catalysts reported to date often require laborious fabrication methods and controlled environments to fabricate the catalysts or high temperatures and long times to activate the catalysts. This work introduces a facile one-pot method to fabricate carbon (C)-based, barium (Ba)-promoted cobalt (Co) catalysts via the citric acid sol–gel method with metal nitrates as precursors and water as the solvent. This approach ensures the homogeneous incorporation of metal ions into the carbon framework. The resulting (Ba/Co)<inf>0.3</inf>/C catalyst demonstrates an outstanding NH<inf>3</inf> synthesis activity of 34 mmol g<inf>cat</inf><sup>−1</sup> h<sup>−1</sup> (350 °C, 1.0 MPa) with excellent stability. In-depth characterizations reveal that Ba exists as barium oxide (BaO), uniformly distributed on the carbon framework and around the Co nanoparticles. It is uncovered that retarding barium carbonate (BaCO<inf>3</inf>) formation in the fresh catalyst significantly reduces the reduction temperature and time (485 °C/4 h), which is a fundamental advantage of this method. Density functional theory and molecular dynamics simulations indeed support the experimental observations. It is anticipated that this simple and economical strategy will resolve the issues in a broad field of heterogeneous catalyst research.

    DOI: 10.1002/aenm.202404030

    Open Access

    Web of Science

    Scopus

  4. Barium-doped iron nanoparticles supported on MgO as an efficient catalyst for ammonia synthesis under mild reaction conditions Open Access

    Era, K; Sato, K; Miyahara, SI; Naito, T; De Silva, K; Akrami, S; Yamada, H; Toriyama, T; Tamaoka, T; Yamamoto, T; Murakami, Y; Inazu, K; Nagaoka, K

    SUSTAINABLE ENERGY & FUELS   8 巻 ( 12 ) 頁: 2593 - 2600   2024年6月

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Sustainable Energy and Fuels  

    To realize a carbon-neutral society, developing highly active and inexpensive catalysts for ammonia (NH<inf>3</inf>) production working under moderate conditions (<400 °C, <10 MPa) using hydrogen fabricated from the electrolysis of water is demanded. Current industrial fused iron (Fe) catalysts show deficient activity under such conditions. Although Ru-based catalysts have been introduced as highly efficient catalysts working under desired conditions, they are scarce and consequently expensive. This work introduces Fe/Ba/MgO (reduced at 700 °C) as an active catalyst with a high ammonia production rate working at mild temperature and pressure (350 °C, 1.0 MPa). Ba doping to Fe nanoparticles supported on MgO and pre-reduction at high temperatures dramatically ameliorated the NH<inf>3</inf> production rate. Due to the absence of hydrogen poisoning, the catalytic activity of the Fe/Ba/MgO increased gradually by raising the pressure from 0.1 to 3.0 MPa. The activity of this catalyst at 3.0 MPa was higher than that of two benchmark Ru catalysts. After pre-reduction at high temperature, electrons are donated from the BaO encapsulating the Fe<sup>0</sup> nanoparticles to the N<inf>2</inf> molecule, which promotes the rate-determining step of ammonia synthesis. We anticipate that these findings will contribute to developing inexpensive Fe catalysts for decarbonizing the ammonia synthesis process to achieve a carbon-neutral society.

    DOI: 10.1039/d4se00411f

    Open Access

    Web of Science

    Scopus

    researchmap

  5. Catalytic Behavior of K-doped Fe/MgO Catalysts for Ammonia Synthesis Under Mild Reaction Conditions 査読有り

    Era, K; Sato, K; Miyahara, SI; Naito, T; De Silva, K; Akrami, S; Yamada, H; Toriyama, T; Yamamoto, T; Murakami, Y; Aika, KI; Inazu, K; Nagaoka, K

    CHEMSUSCHEM   16 巻 ( 22 ) 頁: e202300942   2023年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Chemsuschem  

    An important part of realizing a carbon-neutral society using ammonia will be the development of an inexpensive yet efficient catalyst for ammonia synthesis under mild reaction conditions (<400 °C, <10 MPa). Here, we report Fe/K(3)/MgO, fabricated via an impregnation method, as a highly active catalyst for ammonia synthesis under mild reaction conditions (350 °C, 1.0 MPa). At the mentioned conditions, the activity of Fe/K(3)/MgO (17.5 mmol h<sup>−1</sup> g<inf>cat</inf><sup>−1</sup>) was greater than that of a commercial fused iron catalyst (8.6 mmol h<sup>−1</sup> g<inf>cat</inf><sup>−1</sup>) currently used in the Haber-Bosch process. K doping was found to increase the ratio of Fe<sup>0</sup> on the surface and turnover frequency of Fe in our Fe/K(3)/MgO catalyst. In addition, increasing the pressure to 3.0 MPa at the same temperature led to a significant improvement of the ammonia synthesis rate to 29.6 mmol h<sup>−1</sup> g<inf>cat</inf><sup>−1</sup>, which was higher than that of two more expensive, benchmark Ru-based catalysts, which are also potential alternative catalysts. A kinetics analysis revealed that the addition of K enhanced the ammonia synthesis activity at ≥300 °C by changing the main adsorbed species from NH to N which can accelerate dissociative adsorption of nitrogen as the rate limiting step in ammonia synthesis.

    DOI: 10.1002/cssc.202300942

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

    researchmap

  6. Oxidized Copper and Molybdenum Species Exclusively Boosting Electrocatalytic Hydrogen Evolution in Non-Extreme pH Carbonate Buffer Electrolyte 査読有り

    Nishimoto, T; Obata, K; Komiya, H; Naito, T; Harada, K; Yoshida, M; Takanabe, K

    ACS CATALYSIS   13 巻 ( 22 ) 頁: 14725 - 14736   2023年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acscatal.3c03821

    Web of Science

    researchmap

  7. High Current Density Oxygen Evolution in Carbonate Buffered Solution Achieved by Active Site Densification and Electrolyte Engineering 査読有り Open Access

    T. Nishimoto, T. Shinagawa, T. Naito, K. Harada, M. Yoshida, K. Takanabe

    ChemSusChem   16 巻 ( 1 ) 頁: e202201808   2023年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1002/cssc.202201808

    Open Access

  8. High Current Density Oxygen Evolution in Carbonate Buffered Solution Achieved by Active Site Densification and Electrolyte Engineering 査読有り

    T. Nishimoto, T. Shinagawa, T. Naito, K. Harada, M. Yoshida, K. Takanabe

    ChemSusChem   16 巻 ( 1 ) 頁: e202201808   2023年1月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/cssc.202201808

    researchmap

  9. Gas Crossover Regulation by Porosity-Controlled Glass Sheet Achieves Pure Hydrogen Production by Buffered Water Electrolysis at Neutral pH 査読有り Open Access

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Takeshi Nishimoto, Kazuhiro Takanabe

    ChemSusChem     2022年2月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1002/cssc.202102294

  10. Gas Crossover Regulation by Porosity-Controlled Glass Sheet Achieves Pure Hydrogen Production by Buffered Water Electrolysis at Neutral pH 査読有り

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Takeshi Nishimoto, Kazuhiro Takanabe

    ChemSusChem   15 巻 ( 3 )   2022年2月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/cssc.202102294

    Web of Science

    researchmap

  11. Delivering the Full Potential of Oxygen Evolving Electrocatalyst by Conditioning Electrolytes at Near-Neutral pH. 査読有り Open Access

    TakahiroNaito, Tatsuya Shinagawa, Takeshi Nishimoto, Kazuhiro Takanabe

    ChemSusChem   14 巻   頁: 1554 - 1564   2021年3月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1002/cssc.202002813

    Open Access

  12. Recent advances in understanding oxygen evolution reaction mechanisms over iridium oxide 査読有り Open Access

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Takeshi Nishimoto, Kazuhiro Takanabe

    Inorganic Chemistry Frontiers   8 巻   頁: 2900 - 2917   2021年1月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: https://doi.org/10.1039/D0QI01465F

    Open Access

  13. Microkinetic assessment of electrocatalytic oxygen evolution reaction over iridium oxide in unbuffered conditions 査読有り Open Access

    Takeshi Nishimoto, Tatsuya Shinagawa, Takahiro Naito, Kazuhiro Takanabe

    Journal of Catalysis   391 巻   頁: 435 - 445   2020年11月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jcat.2020.09.007

    Open Access

  14. Water Electrolysis in Saturated Phosphate Buffer at Neutral pH 査読有り Open Access

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Takeshi Nishimoto, Kazuhiro Takanabe

    ChemSusChem   13 巻   頁: 5921 - 5933   2020年11月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: doi.org/10.1002/cssc.202001886

    Open Access

▼全件表示

講演・口頭発表等 17

  1. 高純度水素の製造を可能とする中性pH水電解システムの開発

    内藤剛大、高鍋和広

    第130回触媒討論会  2022年9月20日  触媒学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:富山大学  

  2. 高純度水素の製造を可能とする中性pH水電解システムの開発

    内藤剛大, 高鍋和広

    第130回触媒討論会  2022年9月20日  触媒学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:富山大学  

    researchmap

  3. Densely-Buffered Electrolyte at Near-Neutral pH for Stable Operation of Water Electrolysis at Elevated Temperatures 国際会議

    Takahiro Naito, Tatsuya SHinagawa, Kazuhiro Takanabe

    17th International Congress on Catalysis  2020年6月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年6月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:San DIego, California   国名:アメリカ合衆国  

  4. I2-K2CO3系熱化学的水素製造サイクルの基本反応の検討

    内藤 剛大、 寺井 隆幸、 武山 雅樹、 近藤 和吉

    第63回応用物理学会春季学術講演会  2016年3月21日  応用物理学会

     詳細を見る

    開催年月日: 2016年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  5. I2-K2CO3系ハイブリッド熱化学水素製造サイクルの基本反応の検討

    内藤剛大、寺井隆幸

    質量分析学会高温質量分析研究会  2015年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

  6. Water Electrolysis in Saturated Phosphate Buffer at Neutral pH

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Kazuhiro Takanabe

    Chemical Society of Japan Annual Meeting  2021年 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  7. Stable Operation of Water Electrolysis Enabled in Saturated Phosphate Buffer at Neutral pH 国際会議

    Takahiro Naito, Tatsuya Shinagawa, Kazuhiro Takanabe

    International Conference on Electrocatalysis for Renewable Energy  2021年 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    国名:オランダ王国  

  8. Stable Operation of Water Electrolysis in Saturated Phosphate Buffer at Neutral pH 国際会議

    Takahiro Naito, Tatsuya SHinagawa, Kazuhiro Takanabe

    ACS Spring 2021,  2021年  ACS

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:アメリカ合衆国  

  9. 中性pH水電解における高純度水素製造法の開発

    第45回電解技術討論会-ソーダ工業技術討論会-  2021年 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    国名:日本国  

  10. MgO担持Fe触媒によるアンモニア合成に対する 塩基性酸化物ドープ効果

    惠良 康平, 宮原 伸一郎, 内藤 剛大, De Silva, K, Akrami, S, 山田 博史, 佐藤 勝俊, 稲津 晃司, 永岡 勝俊

    第 33 回キャラクタリゼーション講習会  2023年12月20日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  11. 非貴金属二リン酸塩をベースとした水電解用酸素発生触媒の開発

    北村昂也, 内藤剛大, 佐藤勝俊, 永岡勝俊

    第132回触媒討論会  2023年9月14日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  12. 温和な条件でのアンモニア合成を志向した MgO担持 Fe触媒の開発

    惠良 康平, 宮原 伸一郎, 内藤 剛大, カニシュカ シルヴァ, アクラミ サイード, 山田 博史, 佐藤 勝俊, 稲津 晃司, 永岡 勝俊

    第43回水素エネルギー協会大会・2023 HESS特別講演会  2023年12月13日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  13. 温和な反応条件下でのアンモニア合成を志向したK添加MgO担持Fe触媒の活性挙動

    惠良 康平, 宮原 伸一郎, 内藤 剛大, Silva, K. D, Akrami, S, 山田 博史, 佐藤 勝俊, 稲津 晃司, 永岡 勝俊

    第 17 回 触媒道場  2023年9月22日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  14. 担持型アンモニア合成触媒における活性抑制因子の速度論的検討

    惠良康平, 宮原伸一郎, 内藤剛大, デシルヴァカニシュカ, アクラミサイード, 山田博史, 佐藤勝俊, 秋鹿研一, 稲津晃司, 永岡勝俊

    第133回触媒討論会  2024年3月19日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  15. 低温・低圧条件下でのアンモニア合成を目指したMgO担持鉄触媒の開発

    惠良 康平, 宮原 伸一郎, 内藤 剛大, カニシュカ シルヴァ, アクラミ サイード, 山田 博史, 佐藤 勝俊, 稲津 晃司, 永岡 勝俊

    第53回石油・石油化学討論会  2023年10月27日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    researchmap

  16. NiとMoを基軸とした水電解用非貴金属系水素発生触媒の開発

    LI TIANQI, 内藤 剛大, 山田 博史, 佐藤 勝俊, 永岡 勝俊

    第 33 回キャラクタリゼーション講習会  2023年12月20日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

  17. NiMo系水電解用水素発生触媒への第三元素添加効果

    李天麒, 内藤剛大, 山田博史, 佐藤勝俊, 永岡勝俊

    第133回触媒討論会  2024年3月18日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    researchmap

▼全件表示

科研費 3

  1. 泡の制御で切り拓く革新的水電解法の創出

    研究課題/研究課題番号:25K17889  2025年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    内藤 剛大

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    水素エネルギーシステムを中心に据えた持続可能な社会形成のためには、水電解槽の高効率化が求められている。主流な水電解槽であるアルカリ水電解槽では、主に反応で生成する泡に起因する電圧損失により運転時の電流密度に上限がある。本研究では、生成する泡の制御に重要な電解質と電極基板形状と電極最表面構造の三要素を横断的に制御することで泡に起因する電圧損失を低減する。

  2. 反応環境調整による未開拓材料を利用した新奇水電解用電極触媒の創製

    研究課題/研究課題番号:23K13603  2023年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究

    内藤 剛大

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    水素エネルギーシステムを中心に据えた持続可能な社会形成のためには、水電解槽の高効率化が求められている。水電解は19世紀から歴史が始まり、構成材料である電極触媒についても非常に多くの研究例が報告されている。しかし、水電解の長い歴史にも関わらず未だに電極触媒には高性能化が求められている。本研究では、成熟した水電解分野において革新的な触媒を開発するためには非連続な開発が有効だと考え、低い効率故に検討例の非常に少ない中性pHという反応環境に着目した。
    本研究では、反応環境の詳細な調整を通じて“中性pHにおける水電解用電極触媒”という未開領域に眠る革新的な高効率電極触媒の発見・創製を実施する。
    水素エネルギーシステムを中心に据えた持続可能な社会形成のためには、水電解槽の高効率化が求められている。水電解は19世紀から歴史が始まり、構成材料である電極触媒についても非常に多くの研究例が報告されている。しかし、水電解の長い歴史にも関わらず未だに電極触媒には飛躍的な高性能化が求められている。成熟した水電解において革新的な触媒を開発するためには非連続な開発が有効だと考え、本研究では低い効率からこれまで未検討だった中性pHという反応環境に着目している。本研究では、中性pHでのみ使用可能な元素種の有効活用により“中性pHにおける水電解用電極触媒”という未開領域で革新的な高効率電極触媒の創製を目指している。
    本年度は、触媒調製・評価システムの構築を実施した。触媒調製については簡便な電着法をの適用を検討した。二元系材料を対象とし、中性pHでのみ使用可能な元素種に対して様々な組み合わせの触媒材料を調製した。その際、電着法では前駆体水溶液の組成や基板材料、電流密度や電着時間が触媒性能に大きく影響するためこれらの検討を詳細に行った。触媒の性能評価にあたっては、電解質水溶液として中性pHに調整した緩衝溶液を用い、ポテンショスタットを用いて、サイクリックボルタンメトリー法、インピーダンス測定や定電流試験などを用いて触媒性能の評価を実施した。また、触媒材料のキャラクタリゼーションとして蛍光X線分析や走査電子顕微鏡を用いて電着法で形成した触媒材料の元素組成や元素マッピングに関する知見を得た。
    本研究を遂行するにあたって必要な設備・備品や消耗品の準備・手配を完了し、研究体制を整えた。また、申請書にて提案したいくつかの元素の組み合わせについて電着法を用いて実際に触媒調製を実施し電極触媒としての性能評価を行った。電着法では合成できる組み合わせに限りがあるものの複数の組み合わせの評価を実施することが可能であった。また、サイクリックボルタンメトリーや蛍光X線回折などin situとex situでの各種キャラクタリゼーションも実施した。また、実施したうちの一つの触媒材料では比較的高い触媒活性を持つものを見出している。この触媒については調製法の各パラメーターを種々に変更し最適化を実施した。これらは申請書に記載したスケジュールにおおむね沿っているため、本研究課題は、おおむね順調に進展していると考えられる。
    電着法による触媒の調製では電着条件が当初の想定よりも触媒性能向上に重要であることを見出した。これを当初計画に反映させつつ電極触媒材料開発を進める。また、材料系によっては電着法での合成が困難なため、これらの材料は前駆体の焼成など熱エネルギーによる調製を試みる予定である。また、開発した触媒に対して分光的なキャラクタリゼーションを進め反応機構の調査も進める予定である。

    researchmap

  3. AEM型水電解反応場の物質移動設計による革新的水電解槽の創出

    研究課題/研究課題番号:22K20479  2022年8月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  研究活動スタート支援

    内藤 剛大

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:2860000円 ( 直接経費:2200000円 、 間接経費:660000円 )

    再生可能エネルギーの積極導入のためには中核を担う水素製造装置、及び製造される水素に大幅なコスト低減が求められる。この要求に対し、本研究では、未実用だが高いコスト低減可能性を持つ中性pH水電解に着目し、その効率を実用レベルまで高めることを目指す。特に、水電解槽が操業される高反応速度で運転可能なアニオン交換膜(AEM)型水電解を対象とし、検討例の無い中性pH濃厚緩衝水溶液を電解質として用いることで、従来AEM型水電解の実用化を阻む安定性と価格に関する懸念を払拭する高効率な基礎的水電解槽の創出を目指す。

    researchmap

産業財産権 3

  1. 電極、水電解槽、水電解装置、二酸化炭素還元電解槽及び二酸化炭素電解装置

    高鍋 和広,品川 竜也,西本 武史,内藤 剛大,市原 健生,小島 綾一

     詳細を見る

    出願人:東京大学

    出願番号:特願2021-195780  出願日:2021年12月

  2. 電解槽及び水電解システム

    高鍋 和広,品川 竜也,内藤 剛大,西本 武史,市原 健生,小島 綾一

     詳細を見る

    出願人:東京大学

    出願番号:特願2021-165732  出願日:2021年10月

  3. 中性pH水電解方法及びそのシステム

    高鍋 和広,品川 竜也,内藤 剛大,西本 武史

     詳細を見る

    出願人:東京大学

    出願番号:特願2020-012202  出願日:2020年1月

    公開番号:特開2021-116468  公開日:2021年8月