石原・松本研究室教 授：石原達己（３０６号室）助教授：松本広重（ ３０７号室）

技術職員：三角優子（３０７号室）事務補佐員：西山紀子（３０７号室）博士研究員：２人研究員：１人博士課程：９人修士；１１人学部；５人企業よりの派遣；１人

水素

水蒸気電解

新型電池大容量キャパシター

排ガス浄化触媒（脱NOx,ＰＭ除去）燃焼制御用センサー

グリーンケミストリー用触媒

H2O2

水素吸蔵材

有害物除去用イオン交換体

改質触媒 光触媒

燃料電池（ＳＯＦＣ）

研究室のテーマの相互関係

現在の主な研究テーマ

固体酸化物燃料電池用電解質および関連プロセスの開発

LaGaO3系酸化物の発見とこれを用いる低温作動型燃料電池の開発高温水電解プロセスの開発

触媒関連の研究排ガス浄化を目的としたNOxの分解触媒の開発CH4からの高効率な水素合成プロセス開発水の光分解触媒の開発とＨ２製造新しいH2製造プロセスの開発水の電気分解を利用した水素製造触媒の開発

無機機能性材料に関する研究開発

Liイオン２次電池用材料の合成新しい電気化学キャパシター開発炭素ー金属ナノコンポジットを用いる水素吸蔵材料の開発新しい酸素透過用混合伝導体の開発

高温プロトン伝導体の開発と燃料電池への応用

新しい高温プロトン伝導体の開発と自動車用電池への応用

研究テーマの合言葉

エネルギーと環境

今後の永続的な人類の発展と繁栄を維持するためには、環境に調和したエネルギー源の確保が最も重要な課題。

３大環境問題 地球温暖化・酸性雨・オゾン層の破壊

ＣＯ２の削減を目的とした新しい省エネルギー技術の開発（燃料電池・Li電池・スパーキャパシター）CO2フリーのエネルギー源の開発（光触媒）CO2を発生しないプロセスの開発（H2O2を用いる酸化プロセスの開発）自然エネルギーの化学エネルギーへの変換（H2Oの電気分解による高圧水素の製造）

燃料電池の仕組み

O2-1/2O2+2e=O2-

H2+O2-=H2O+2e

2e

負荷

電気化学的に燃料を燃焼することで、化学エネルギーから直接電気エネルギーが得られる。

NECAR 4の鳥瞰図

Fuel cell stacksCentral electric system

Sound absorber

Air filterCompressor/expander

IntercoolerH2/air humidifier

Sound absorberJut pump

Hydrogentank

Water pumpCondensate separator

Heat exchangerWater filter

Condensor

ポリマー型電解質燃料電池の課題

•CO を含まない水素が必要

•気温が零下になると電解質が大きく劣化

•高価なPtが電極として必要

•エネルギー変換効率は高くない（約 40%)

•水素を得るために水蒸気改質装置が必要（CH4+2H2O=CO2+4H2O)

・電解質が劣化しやすい。

作動温度の高温化が検討されているが、原理的に困難

トータルとしての効率は30%程度

酸素イオン伝導体の現状

Fig. Comparison of the oxide ion conductivity

一般的に使用

[H +]

1000/T /K-1

Temperature/℃1000 900 800 700 600

ThO2 -15mol%Y 3+

ZrO2 -15mol%Ca 2+

SrCe0.95 Yb0.05 O

3

ZrO2 -8mol%Y

2 O3

CeO2 -10mol%Gd

2 O3

ZrO2-7.5mol%Sc2O3

CeO2 -5mol%Y

2 O3

Bi2O3-25mol%Y2O3

log(σ/

Scm

-1)

La0.8 Sr0.2 Ga

0.8 Mg0.2 O

3

La0.8Sr0.2Ga0.8Mg0.115Co0.085O3

従来の研究で見出した材料（日本化学会学術賞受賞文部科学大臣表彰）

The 1kW-10kW SOFC Module

企業との共同研究での取り組み（三菱マテリアル・関西電力と共同で開発）

世界が注目する成果として日経BP技術賞受賞

水素の関わる物質検知・分離・変換エネルギー変換に利用可能。

高温型プロトン導電体

－＋

e- e-

H2

H+

H2

Anode : H2 → 2H+ + 2e-

Cathode : 2H+ + 2e- → H2

D.C. source

H2

H2

H2COx

COx

改質ガスからの水素分離

H+

e-炭化水素改質ガス

CO2

H2H2O, N2

H2 純水素

ﾌﾟﾛﾄﾝ－電子混合導電性ｾﾗﾐｯｸｽ

新しい水素分離膜への展開

H2O H2 + 1/2O2

○単純燃焼によるエネルギーの発生○燃料電池による発電○CO2+4H2=CH4+2H2Oと組み合わせて資源循環

○環境有害物質の排出が少ない

どこから１次エネルギーを得るか？

核熱の利用地熱の利用太陽光の利用

核廃棄物の発生地球のエネルギーをそのまま利用希薄エネルギーの濃縮

もし水から水素ができたら

ハイブリッド自動車用電源開発

携帯電話を１分で充電できる電池の開発１Ｌで100km走れる車の開発

高速充放電が可能なメガロキャパシターと効率に優れるSOFCを補助電源（充電器）とする新しい概念の燃料電池ハイブリッドシステムの提案

特長小型で、高効率、低温作動（500℃）液体燃料DME（アルコールなど）から発電可能

短所エネルギー密度が500W/Lと大きいが起動に時間が必要。負荷追従性が悪い。

特長エネルギー密度が大きい（電池並みの容量）高速充放電が可能（エネルギー回生が可能）

短所容量に制約があり、航続距離に限界

SOFCスタック

キャパシター

液体燃料

石原・松本研究室の雰囲気

まだ、できて４年目の研究室ですが、

“未知の探求より、新奇の創造”

を合言葉に、九州大学から世界の技術を変えてしまうような新しい機能性無機材料の開発と電気化学デバイスの開発を目指して、研究に励んでいます。自分たちと一緒に、世界基準となるような革新的な材料の

開発を通して、人類の未来の繁栄に寄与しようとする野心的で、大学院で、研究を通して自己を向上させようと思うやる気のある諸君がこられるのを待っています。

研究室の雰囲気は皆が仲がよく研究を楽しみながら、世界の最先端を目指しています。

石原・松本研究室の雰囲気

けじめをつけて、よく学びよく遊びの研究室ですので、有意義な研究生活が送れると思います。

一緒に世界の環境とエネルギー問題を解決する技術を開発しましょう。