研究分野|サステナブル理工学研究センター|東北大学多元物質科学研究所

東北大学多元物質科学研究所サステナブル理工学研究センター

研究分野

エネルギーデバイス化学研究分野 -本間研究室-

  本研究分野では、21世紀の科学技術が取り組む最重要課題である地球持続技術・循環型社会の構築の為に再生可能エネルギー技術のフロンティア開拓を行う。新デバイス・新材料開発を中心に、太陽電池、燃料電池、二次電池等の革新的エネルギー技術を世に発信し、地球温暖化対策のイノベーションを起こす。
  主に機能性材料を中心として温暖化対策のキーテクノロジー(電気自動車、風力発電、太陽光発電)である高性能蓄電池・燃料電池・太陽電池等のエネルギーデバイスの基礎研究を行う。 これらの革新的エネルギー技術に資する新材料であるグラフェン、ナノ結晶電極、表面修飾技術、プラズマ・超臨界技術の開発を中心として高エネルギー密度が狙える空気電池、燃料電池など次世代型エネルギ変換デバイスの設計に取り組んでいる。


本間研究室 ウェブサイト
http://www.tagen.tohoku.ac.jp/modules/laboratory/index.php?laboid=76



固体イオニクス・デバイス研究分野 -雨澤研究室-

環境問題にやさしいエネルギー変換デバイスの実現・普及に向けて

環境問題、エネルギー問題を解決し、持続可能社会を実現することは、21世紀の科学者・技術者に課せられた大きな課題です。
本研究分野では、これらの問題の解決に資する、燃料電池や二次電池など、環境にやさしいエネルギー変換デバイスの実現・普及のための基盤研究を行っています。特に、固体でありながらその中をイオンが高速移動できる「固体イオニクス材料」に着目し、イオン輸送、界面反応、欠陥構造についての学理を探求すると共に、それに基づく機能設計、材料開発を行っています。また、固体イオニクスデバイスにおける材料、反応に関わる理解を深化させるべく、高温/制御雰囲気/通電といった特殊環境下でのその場測定を可能とする高度分析技術の開発も行っています。

雨澤研究室ウェブサイト
http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/amezawa/index-j.html



固体イオン物理研究分野 -河村研究室-

固体イオン物理を用いた循環型・高効率エネルギー社会の実現

本研究分野では、固体中のイオンの動きをレーザーと核磁気共 鳴(NMR)を用いて研究し、新物質開発や環境・エネルギー問題の 解決につなげることを目指している。

 

主な研究テーマ
  1. リチウム電池の劣化診断技術開発
  2. 薄膜リチウム電池の開発と界面イオン移動研究
  3. 燃料電池材料のプロトン移動機構の研究
  4. ガラス・過冷却液体のイオンダイナミクス研究
主な研究手法
  1. レーザー光学(レーザー蒸着法、ラマン散乱、光Kerr効果)
  2. 核磁気共鳴(NMR) (固体多核NMR、拡散係数、イメージング)
  3. 電気測定(インピーダンス、誘電緩和、電池特性,電気化学)

河村研究室ウェブサイト
http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kawamura/index_j.html



環境適合素材プロセス研究分野 -埜上研究室-

各種素材製造プロセスは、その膨大な資源・エネルギー消費を抑制し、循環型社会の実現に資するための変革が求められており、現行プロセスの高効率化,資源対応の強化,革新的プロセスの開発が必要である。本研究分野では、環境適合型のプロセス開発にむけて、素材製造プロセスに広く見られる混相流動現象や速度論に基づく反応特性の解明と、これを基盤とした数値シミュレーション技術の開発を進めている。


主な研究内容
  1. 素材製造プロセスの多相反応シミュレータ開発
  2. 新規エネルギー変換・貯蔵・回収プロセスの開発
  3. 反応・伝熱高効率化のための境膜制御技術開発
  4. 鉄鉱石の還元溶融現象の解明
  5. 固体表面の液体流動の解析


材料分離プロセス研究分野 -柴田研究室-

材料分離プロセス研究分野 -柴田研究室-素材の生産のプロセスの研究は、最終的な材料の特性を決定づける材料の誕生に関わる部分の研究ということができる。プロセス全体の理解、その要素になる個々のプロセスの詳細な理解、各プロセスを構成する要素の物性の理解の研究を踏まえて、素過程の現象を追跡し、解析する研究が必要である。そのために「プロセス研究と物性研究の融合」を図り、総合的な研究を展開している。ミクロ的な視点からの物性の発現に関わる研究を基礎として、素材が最終プロダクツとして機能を発現させることまでを考慮した研究に基づいて、高効率な素材製造プロセスの構築を目指している。

研究テーマ
  1. 溶融珪酸塩中の伝熱機構
  2. 溶融珪酸塩の粘性と構造
  3. Fe基合金における包晶反応・変態の速度論
  4. 固体鋼中の非金属介在物の反応
  5. レアメタルのリサイクルと凝固


金属資源循環システム研究分野 -中村研究室-

本研究分野では、資源循環、特に金属資源の国内における効率的な循環利用を実現するために、非鉄金属製錬業を基盤とする金属資源リサイクル、廃棄物の無害化処理技術、エネルギー回収、処理過程における低環境負荷技術の開発ならびに社会基盤システムの開発を行っている。 主に化学熱力学を学問ベースとし、金属資源リサイクルに関しては乾式製錬プロセスならびに湿式製錬プロセスを駆使した技術開発を行っている。また、それに伴う廃棄物処理や環境汚染物質の除去や安定化処理技術の開発も行っている。 その他にも新規的な物理選別技術の開発や液中プラズマプロセスによる低環境負荷機能材料の開発など化学熱力学のみでは対応できない技術課題も積極的に取り組んでいる。

中村研究室ウェブサイト
http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/nakamura/