中部大学のスペシャルコンテンツ

進学の、その先へ。
なりたい「わたし」を一緒に見つける
進路情報ポータルサイト

炭素循環型社会実現のための先端技術! 固体イオン導電体と電気化学デバイス

■学問大分類:数学・物理・化学
■学問小分類:化学
■提供:中部大学

カーボンニュートラル実現への切り札!電気化学デバイス

地球温暖化抑制へ向けた取り組みが国際的に加速するなか、課題となるのがカーボンニュートラルだ。これは発電時など、燃料の使用とともに、二酸化炭素の排出量と吸収量を相殺してゼロとするもの。再生利用可能エネルギーは究極のカーボンニュートラルだが、出力が安定しないため、何らかの化学エネルギーにして蓄える必要がある。その点、水の電解(電気分解)による水素製造は、有望だが、現状でその効率は十分ではない。
物質の持つ化学エネルギーと電気エネルギーとの間で、イオンを介してエネルギー変換する装置を電気化学デバイスと呼ぶ。蓄電池や燃料電池などが広く知られているが、燃料電池の逆作動である水の電解装置も、電気化学デバイスの一つである。近年、固体イオン導電体を用いた電気化学デバイスである固体酸化物形燃料電池や、その逆作動の水蒸気電解による水素製造は、腐食がなく、効率も高いことから、注目を集めている。

CO2も廃熱も無駄なく使う炭素循環型社会

このような、固体イオン導電体とその応用である電気化学デバイスを研究しているのが中部大学橋本教授である。固体酸化物形燃料電池は通常750℃付近で作動する。一方、橋本教授の研究室では、作動温度600℃以下でも高い導電率を示す「固体イオン導電体」や高い電極活性を示す「電極材」を開発中。実現すれば、より安価な周辺材料が使用可能になり、普及が促進されるだろう。
また、工場などの廃熱のエネルギーを利用できる水蒸気電解は、より高い効率で水素製造が可能。さらに二酸化炭素と水素を原料に、使いやすいメタン燃料に戻すことで、再生利用可能エネルギーからの高効率な燃料製造と二酸化炭素排出の抑制の両立が可能になる。橋本教授は「600℃以下でも高い導電率を示す低コストの固体イオン導電体を創成したい。結晶構造解析等を通じて固体内イオンの導電経路を検討し、イオン導電体の設計指針を確立したいですね」と語る。

様々な物事に興味を持てる人、工作や実験が好きな人に!

「同大発のLaNiO₃を用いた高性能空気極と創成した固体イオン導電体を組み合わせ、全く新しい高効率な固体酸化物形燃料電池を開発し、発電だけではなくその逆作動である水の電気分解も行いたい」とも話す橋本教授。自身が所属予定の、2023年4月に誕生する数理・物理サイエンス学科(※)では物理側、化学側双方の専門科目が選択可能な物理と化学の境界領域であり、複数の材料を組み合わせた「電気化学デバイス」について探究する。
半導体のような『電子物理デバイス』開発等にも共通した観点であり、広く材料を見る目が養われる。修士では世界最先端の研究を、国内外の学会で発表するというから、総合的な研究開発力と発信力が身に付くはずだ。橋本教授は「この研究は社会問題に直結していながら、物質の根源を探求するという振れ幅の広いもの。ですから色々な物事に興味を持てる人に向いています。工作や実験が好きな人にもピッタリです」と笑顔を見せた。

  • 学校No.1604
  •  

近隣エリアから専門学校をさがす

近隣エリアから専門学校のオープンキャンパスをさがす

資料・願書請求できる学校をさがす