拠点の特徴
研究概要
水素・水・CO₂利用に向け、表面・界面・微視組織の新科学を基盤に触媒と分子・ナノ・構造材料の開発に取り組んでいます。太陽エネルギーで燃料・高付加価値材を創出し、水素脆化抑制や次世代トライボによる高効率・低環境負荷を目指します。
研究者からのコメント
過酷な水素環境やCO₂利用に適応する触媒・構造材料の創出に取り組んでいます。性能・安全・コストを最適化し、産業実装に資する共同研究を展開します。
研究実績
- 水素脆化の抑制機構の解明と高温水素下材料強度の評価系を確立
https://wpi-forum.jsps.go.jp/article/research/vol16-1/ - H₂とO₂から室温・常圧で安全にH₂O₂を連続合成できる触媒・プロセスを報告
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/news/10732/ - 酸性条件で駆動するCO₂還元電極の開発
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/news/10566/
参考URL
研究概要
太陽光・電気と化学エネルギーを高効率・高速に相互変換するため、界面反応の解明を基盤に、材料・電極の設計・開発に取り組んでいます。光電気化学による水分解、グリーン水素製造、次世代燃料電池などに焦点を当て、高選択性・高耐久性を追求し、幅広い用途に対応するエネルギーシステムの構築を進めています。
研究者からのコメント
触媒・電極材料の設計と高性能化を進め、エネルギー変換の高効率化と耐久性向上に取り組んでいます。持続可能な社会の実現に向け、社会実装可能な革新的エネルギーシステムの構築を目指します。
研究実績
- 光と生物触媒でアンモニアと水素を常温・常圧で同時合成
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/news/10324/ - プロトン伝導性酸化物を用いた高効率水蒸気電解セルと燃料電池の開発
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/~matsumoto/research.html - PEMFCカソード触媒層のアイオノマー分布制御による性能向上
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/seeds/11471/
参考URL
研究概要
カーボンニュートラル社会への移行を見据え、CO₂回収・貯留、エネルギー効率化、熱変換、政策・経済分析を横断的に進めます。数理最適化とエージェントベースモデルで実装性と公平性を検証します。
研究者からのコメント
原子から材料・デバイス・プロセスまでをつなぐ設計で、低炭素技術の開発を加速します。水素・燃料電池・電解、CO2回収など多様な低炭素技術領域において、設計の最適化と実装可能性評価を推進します。
研究実績
- DAC-U装置の大阪・関西万博出展・稼働実証
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/news/12848/ - 低純度CO₂を直接地中貯留し、ネガティブエミッションを達成する新たなコンセプトの構築
https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/628 - 日本の炭素中立に向けた「プラスチック・サプライチェーンのグリーン化」提案
https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/970
参考URL
- マルチスケール構造科学ユニット
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/teams/multiscale-science/
センターによる研究支援体制
研究支援
九州大学では産学官連携を専門に支援する九大OIPを設置し、共同研究契約、知的財産の権利化・技術移転、研究成果の事業化を包括的にサポートしています。また、I²CNERには契約、共用機器管理等、研究推進を支援する職員が配置されています。
施設・設備
I2CNERには、46台の共用機器を整備しており、外部利用も可能です。イオンビーム表面分析装置、走査電子顕微鏡等、材料解析から触媒評価まで対応する最先端設備を予約制で利用できます。詳細はこちらのページ（https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/facility/）をご覧ください。
研究シーズ
「研究シーズ集」（https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/seeds-search/）を公開しており、分野やキーワード、研究者名で検索可能です。有機EL、燃料電池、CO₂分離等幅広いテーマを網羅しており、企業のニーズに応じた研究者とのマッチングに活用できます。
人材育成
共用機器の安全講習や装置別トレーニングを提供し、企業研究者がスムーズに設備を活用できる環境を整えています。さらに、共同研究部門等を設置し、企業とのクロスアポイントメントにより、企業研究者が拠点で研究を行う仕組みもあり、産学連携を通じた高度人材育成を推進しています。
上記以外で企業に対してPRしたい拠点の特徴
I²CNERはWPIアカデミー拠点であり、米国イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校（UIUC）のサテライトを核とした国際ネットワークを構築しています。附属研究センター（MCI‑CNRC（https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/mci-cnrc/）／Next‑RP（https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/~next-rp/）／CESD（https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/cesd/））とも連携し、国際的に高い水準の環境で、研究開発から実証・技術移転まで伴走します。
研究事例
高温水素中クリープに関する研究
概要
高温水電解（SOEC）、高温型燃料電池（SOFC）などの高温水素機器の安全性を確実にするために、高温水素ガス中でクリープ試験、引張試験などの材料強度試験を実施し、高温水素による材料強度の劣化と水素の影響機構の解明に取り組んでいます。
連携期間
2016年～現在まで
連携先
University of Illinois at Urbana-Champaign 、University of Göttingen、 機械メーカー、素材メーカーなど
成果
600℃の高温水素ガス中でクリープ試験を実施し、オーステナイト系ステンレス鋼、純鉄、フェライト系ステンレス鋼、ニッケル基超合金などで、水素では顕著にクリープ寿命が短くなることを明らかにしました。空孔と水素に基づく新しい機構を提案しています。
活用できた拠点の特徴など、PR
I2CNERでは、世界的にも実施できる機関が数少ない、高温水素ガス中での材料強度試験を安全に実施できる技術と装置を有しており、高温水素中の材料強度の劣化機構に関して世界最先端の知見を蓄積しています。
中温作動型固体酸化物セルの開発
概要
高酸素イオン伝導体のLaGaO3系酸化物またはY203安定化ZrO2の薄膜化と作成した酸素イオン伝導性酸化物膜を用いる中温または高温電解・燃料変電池を開発しています。
連携先
株式会社アイシン等
成果
LaGaO3の薄膜を作成し、500℃程度でも十分大きな発電特性と電解を実現するセルの開発に成功しました。現在、課題の固体酸化物セルの長期劣化機構を明確化しています。特に活性の高い酸化物電極触媒を提供します。
活用できた拠点の特徴など、PR
酸素イオン伝導性又はプロトン伝導性セルの作成と解析を一気通貫で行うことが可能です。電極触媒に関して豊富な経験を有しており、新しい材料の情報も提供可能です。
高濃度気体溶解技術を用いたノリの高速培養に関する研究
概要
環境条件を精密に制御できる陸上型ノリ養殖システムを構築し、通年生産を目指します。水温・光・栄養塩を最適化し、CO₂を効率的に溶解・供給することで、光合成と炭素固定を最大化し、高付加価値バイオマスへの転換を可能にします。
連携先
株式会社大新
成果
これまでの予備実験では、従来の海面養殖と比べて著しく高い成長速度が確認されています。また、陸上養殖では不純物や汚染物質の管理が可能であり、高純度で品質の均一な海苔の生産を達成しています。
活用できた拠点の特徴など、PR
I²CNERが掲げるカーボンニュートラル社会の実現に向けた先進的な取り組みの一環です。持続可能な食料生産技術の確立に加え、CO₂の固定と有効利用を通じて気候変動対策に貢献します。
プラズモン効果を利用したZスキーム型光触媒による高効率水素発生システムの開発
概要
プラズモンを利用した光触媒の共同研究において、Zスキーム型光触媒に金ナノ粒子を組み合わせることで、水素発生効率の高効率化を実現しています。
連携先
三井化学株式会社
成果
本研究の成果として、特許1件を申請し、関連する論文を発表しました。
活用できた拠点の特徴など、PR
金ナノ粒子によって水素発生効率が約7.7倍向上したメカニズムを、分光分析等により明らかにすることができました。
ペロブスカイト太陽電池用新規機能性材料の創製とデバイス特性評価
概要
次世代太陽電池として注目されるペロブスカイト太陽電池の更なる高性能化を目的として、日鉄ケミカル&マテリアル株式会社と連携し、新規機能性材料の分子設計、合成およびデバイス応用に関する研究開発を進めています。材料物性と素子性能の相関を明らかにし、実用化に資する材料基盤の確立を目指しています。
連携先
日鉄ケミカル&マテリアル株式会社
成果
新たに開発した材料をペロブスカイト太陽電池に適用することで、光電変換効率および動作耐久性の双方を大幅に向上させることに成功しました。さらに、界面特性および電荷輸送特性の最適化が性能向上に寄与することを明らかにしました。本材料は溶液塗布が可能であり、大面積デバイスや量産プロセスへの展開が強く期待されます。
活用できた拠点の特徴など、PR
I²CNERに集積された材料合成、物性評価、デバイス作製に精通した研究者と、先端的な解析・評価設備を活用することで、基礎から応用まで一貫した産学連携研究を推進しています。本研究を通じて、ペロブスカイト太陽電池の高度化を実現し、脱炭素社会の実現に貢献します。
太陽光捕集色素を用いた光電極の開発
概要
光触媒に塗布かつ太陽光を利用可能な、新規有機色素の開発に取り組んでいます。
連携期間
2023年度～-2025年度
連携先
化学メーカー
成果
太陽光・化学試薬・水に対して高耐久な色素を開発しました。太陽光を用い、化学バイアスで100mA/cm2を超える光電変換デバイスを構築しました。
活用できた拠点の特徴など、PR
I²CNERが有する先進的な高感度NMRを活用することで、詳細な構造解析を実現することができました。
拠点詳細
【拠点名】
カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
【住所】
〒819-0395 福岡県福岡市西区元岡744
【HP】
https://i2cner.kyushu-u.ac.jp/ja/