【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.28】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM5382

利用課題名 / Title

アンモニア分解用触媒の探索

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

水素キャリア、アンモニア低温分解、触媒、組織制御,電子顕微鏡/ Electronic microscope,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,未利用資源の有効利用技術/ Technologies for effective utilization of unused resources

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

溝口 拓

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

Luo, S.

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

池田 直樹,藤井 美智子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-650：卓上電子顕微鏡 [TM3000]
NM-401：300kV収差補正電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　アンモニアを低温で分解し水素の取り出しが可能な触媒の探索を行った。今年度の支援により、多様な試料をアンモニア分解用触媒へ適用することができた。自作の触媒活性評価装置を用いて、400 ℃で活性を示す金属触媒Ni/Y₂O₃, Ni/CeO₂を発見した。500 ℃での分解率は、それぞれ、90、75％であり、従来のNi触媒を凌駕する活性を示した。

実験 / Experimental

SEMを用いて組織観察、EDXを用いて組成分析を行った。
またSTEMによる微細組織観察も行った。

結果と考察 / Results and Discussion

　アンモニアを低温で分解し水素の取り出しが可能な触媒の探索を行った。今年度の支援により、多様な試料をアンモニア分解用触媒へ適用することができた。自作の触媒活性評価装置を用いて、400 ℃で活性を示す金属触媒Ni/Y₂O₃, Ni/CeO₂を発見した。500 ℃での分解率は、それぞれ、90、75％であり、従来のNi触媒を凌駕する活性を示した。STEM観察によれば、Ni/CeO₂中では数10nmスケ－ルでの分相組織（3次元的に絡み合った組織）が確認された。これにより、Ni微粒子の高温での粒成長が抑制される。Ni金属は、窒素との反応性は、通常はそれほど高くない。しかし、サイズの小さなNi微粒子は、Nとの比較的強い相互作用を発揮することができ、これが分解活性の向上をもたらした。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

ARIMに感謝いたします。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Hiroshi Mizoguchi, Ammonia Cracking Catalyzed by Ni Nanoparticles Confined in the Framework of CeO₂ Support, The Journal of Physical Chemistry Letters, 14, 9516-9520(2023).
   DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c02446
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件