エネルギー材料工学研究室

About研究室について

エネルギー材料を、点欠陥から究める。

エネルギー材料工学研究室は、無機材料の革新的な機能を探ることで、エネルギーをつくる効率と使う効率を高めることを目指しています。
鍵になるのは、材料の中にできる点欠陥のふるまいと、それを介して固体の表面で起こる化学反応です。
試料の作製から物性や反応の計測まで研究室の中で一貫して行い、第一原理計算や機械学習、電気化学計測なども組み合わせています。
扱うのは、ペロブスカイト型酸化物を中心とした、プロトン伝導性の電解質、燃料電池の電極、光触媒などの材料群です。

Research研究テーマ

持続可能なエネルギー社会の実現に欠かせない要素技術と、エネルギー材料を研究しています。太陽や熱のエネルギーを水素などの化学物質に貯める技術と、その化学物質から高い効率で発電する固体酸化物形燃料電池を組み合わせ、エネルギーのサイクルをつくることを目指しています。

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AIで材料探しを速くする↗

AI、機械学習、第一原理計算を組み合わせ、まばらな実験データからでも材料の特性を予測する手法を開発しています。これまで使われてこなかった物理化学的な解釈を機械学習の特徴量として入れることで、1回の試作で新しいプロトン伝導性の電解質を見つけました。

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熱で水を分解して水素をつくる↗

金属酸化物を高温に置くと一部が還元されて酸素を放出し、酸素が抜けた席ができます。そこで急に温度を下げて水蒸気に触れさせると、その席が水の酸素で埋まり、水素が生まれます。ペロブスカイト型酸化物を使ったこの熱化学水分解を世界にさきがけて実証し、点欠陥の熱力学と速度論から高効率化を進めています。

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光で水を分解する光触媒↗

半導体の光触媒にバンドギャップ以上のエネルギーをもつ光が入ると、電子と正孔ができます。これをプロトンの還元と水の酸化に使えれば、水を水素と酸素に分けられます。光触媒の性質は酸化物のバンドギャップや点欠陥に大きく左右されるため、その関係を材料科学の立場から定量的に調べています。

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酸化物の粉に金属の粒を散らす↗

メタンを水蒸気とともに触媒へ送ると、水素と一酸化炭素が得られます。触媒の反応は、吸着、解離、拡散、電子授受といった素過程からできていて、いちばん遅い過程が全体の速さを決めます。金属と酸化物の表面やバルクの性質を反応の速さと結びつけ、高性能な触媒の設計指針を打ち出そうとしています。

Voices先輩の声

所属していた学生の回答をもとにまとめています。評価・クチコミは学生個人の経験に基づくもので、研究室の公式見解ではありません。

インタビューに協力いただいた学生に、内容にかかわらず謝礼（1,000円分のギフト）をお渡しすることがあります。