水電解の基礎と反応に用いる複合酸化物触媒の分析技術および設計戦略

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本セミナーでは、水電解の基礎から複合酸化物の結晶構造および電子構造と触媒作用の科学に焦点を当て、高活性触媒の設計開発における方法論を解説いたします。

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プログラム

現状の水電解技術のボトルネックの一つは、電極反応の高い過電圧によるエネルギーのロスである。よって水電解の普及拡大のためには、電極触媒の高性能化が必要不可欠である。  近年、取り扱いの容易さや合成の簡便さから金属酸化物触媒に期待が寄せられている。特に安価な卑金属のみを含む複合酸化物触媒の多様な結晶構造と電子構造に着目し、それらの観点から効率的に触媒開発を推進する研究が増加している。  本セミナーでは、複合酸化物の結晶構造および電子構造と触媒作用の科学に焦点を当て、高活性触媒の設計開発における方法論を述べる。

  1. 水電解の基礎
  2. 固体材料の電子構造と結晶構造 – 卑金属酸化物触媒
    1. 結晶とは何か
    2. 金属酸化物の合成法、分析手法
    3. 結晶の特徴 – 配位数・結合様式・各構造パラメータについて
    4. 固体材料の電子軌道
    5. 電気化学触媒活性評価手法
  3. カソード水素発生反応用複合酸化物触媒
    1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
    2. 複合酸化物触媒研究開発の動向
  4. アノード酸素発生反応用複合酸化物触媒
    1. 反応メカニズムおよび触媒活性の指標
    2. 複合酸化物触媒研究開発の動向
  5. 第一原理計算を活用した水電解用触媒研究
    1. 金属酸化物の状態密度の計算
    2. 反応中間体の表面吸着エネルギーの計算
  6. データ科学的手法を活用した水電解用触媒研究
    1. データ収集法および無機材料データベースの紹介
    2. 機械学習による触媒活性の記述子解析

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