RESEARCH OVERVIEW研究概要

熱量計法は，「溶解熱測定」と「定圧熱容量測定」の結果を組み合わせることで，対象物質の標準生成ギブズエネルギーを決定する方法です．まず，定圧熱容量を極低温領域から測定し，精密な温度関数に近似します．これに熱力学第三法則を適用して物質固有の「第三法則エントロピー」を算出します．対象物質とその構成元素との第三法則エントロピー差から標準生成エントロピーが決定でき，溶解熱測定などにより決定した標準生成エンタルピーと組み合わせることで，標準生成ギブズエネルギーを決定します．得られた熱力学諸量は，計算状態図 (CALPHAD) の構築，新材料の設計，および，開発製造プロセスの最適化や反応効率の考察に不可欠な基礎データとして用いられます．

固体電解質を用いる起電力法は，酸化物イオン伝導体（酸化物固体電解質）を用いた「酸素濃淡電池」の起電力を測定することで対象物質の標準生成ギブズエネルギーを決定する方法です．酸素濃淡電池は，固体電解質を介して，対象物質を含んだ平衡相と既知の酸素分圧を示す参照相とから構成されます．両相の酸素分圧の差に起因して，酸素の化学ポテンシャルに差が生じ，起電力が発生します．電池反応のギブズエネルギーと実測された起電力の関係式から，象物質の標準生成ギブズエネルギーを直接的かつ精密に算出することが可能です．得られたデータは，高温酸化特性の評価や化学平衡図（相図）の作成など，材料科学の広範な分野で活用されます．

溶融塩やイオン液体，アルコール類などの非水溶液を金属や合金を電解析出するための溶媒として利用しています．これまで，イオン液体やアルコールの一種であるエチレングリコールを溶媒に用い，高耐食性を有する亜鉛合金めっきに関する研究を行ってきました．最近では，熱電変換材料の電解作製について研究を行っています．これでは，エチレングリコール非水溶液やAlCl₃-NaCl-KCl溶融塩を用いて，Zn-Sb系，Co-Sb系，Fe-Al系，Bi-Te系などの熱電変換材料の電解作製について研究を行ってきました．

合金構造を利用した多孔質触媒の作製に関する研究を行っています．触媒前駆体としてアモルファス合金を利用し，この合金に化学処理を施すことで選択的に合金中の一成分を溶出させることができる脱合金法を用いて，多孔質構造を制御する研究を行っています．また，この多孔質触媒上に金属有機構造体（MOFs）を修飾することで触媒活性を向上させる研究も行っています．

カーボンニュートラル実現に向け，水素エネルギーを普及させる「水素社会」の構築が重要です．本研究では，水素製造法としてアルカリ水電気分解に着目し，希少で高価な白金に代わる材料を模索しています．白金に電子構造が類似するタングステン炭化物（WC）が候補として挙げられてきましたが，WC自体に活性はありません．そこで，WCと遷移金属の相互作用を期待し，WC粉末をNiやCoを結合相として焼結した超硬合金を検討しています．

水素社会の実現に向け，水素の安全性確保や容易な貯蔵・運搬手法の確立が課題となっています．様々な検討がなされていますが，その中で，室温で液体または固体として安定な高水素含有化合物として水素を保存し，必要に応じて水素を取り出す方法が注目されています．アンモニアボラン(NH₃BH₃)やギ酸(HCOOH)は水素含有率が高く，通常の貯蔵条件下で安定です．これら高水素含有化合物から水素を取り出すためには触媒が必要不可欠で，水素生成反応において効率良く水素を取り出すことができる触媒の開発を目指しています．