無機結晶内部のとても狭い空間に、イオンを出入りさせ電荷を蓄えることができます。よりたくさん・よりはやく・より選択的なイオン脱挿入を導くナノ空間デザインを研究しています。 水電解と燃料電池の反応機構。当研究室では、この中でも電極触媒材料を対象として研究をおこなってます。例えば、層状貴金属酸化物を剥離・還元することで得る、厚み1 nm以下の貴金属ナノシートは、電極触媒材料として高い性能を示します。 電極触媒評価装置（回転電極装置）を含む実験風景。電極触媒の性能はこれらの装置を使用して評価します。 層状化合物の“ナノ形態”を制御し、“ナノ空間”を活かす合成化学研究をコアとし、電気化学反応によりエネルギーを貯める・変換する電極材料開発に取り組んでいます。 ナノ材料の形態・形状は、材料機能を決める重要な要素です。例えば上の電子顕微鏡写真のように、反応性の高いエッジがたくさん露出した特異な柱状層状物質を研究しています。 教員紹介 燃料電池や水電解の研究が進むことで、再生可能エネルギーを用いて水から水素を“つくり”、それを貯蔵・輸送し、必要な場所で電気や動力として“利用”できるようになります。これにより、発電、自動車、化学産業など幅広い分野で脱炭素化が進みます。本研究室では、原子スケール・ナノスケールの視点から、高効率・高耐久な触媒材料の実現を通して、水素エネルギーの普及を支える基盤を築き、環境と調和したクリーンな社会の実現に貢献しています。 都倉 勇貴 助教 〔経歴〕2020年慶應義塾大学大学院理工学研究科博士課程修了後、慶應義塾大学助教、信州大学研究員、特任助教を経て、2024年10月より現職。 〔専門〕電気化学、無機材料化学、触媒化学。 研究室では電気化学、無機化学、触媒化学といった幅広い分野を、基礎から応用まで学ぶことができます。卒業生は、自動車、化学材料、電子デバイスなど多様な分野で活躍しています。広い視野を持ち、論理的に考え、自ら課題に対して行動できる力を身につけ、社会で活躍できる人材へと成長してほしいと思います。 教員紹介 村松 佳祐 助教 〔経歴〕2021年3月早稲田大学大学院先進理工学研究科先進理工学専攻一貫制博士課程修了、博士（工学）。日本学術振興会特別研究員PD、同年11月より現職。 〔専門〕無機合成化学、電気化学キャパシタ。 研究から広がる未来 卒業後の未来像 研究から広がる未来 物質・材料研究の最大の魅力は、技術の常識や社会の未来を大きく変えるゲームチェンジャーになりうる点です。例えば、資源制約の少ない材料で、電気エネルギーを高速かつ大量に蓄えることができれば、蓄電技術の活躍の舞台は飛躍的に広がり、再エネの導入拡大に貢献できます。2050年カーボンニュートラルの実現を夢見て、ともに未来を切り拓く物質・材料研究に挑戦しましょう。 卒業後の未来像 化学・材料分野の学びは、素材から製品に至るまで、製造業の川上でも川下でも頼りになる汎用性の高い力です。築き上げた専門性を確かな土台としつつ、どのような環境でも、自ら考え、行動し、仲間を巻き込んで物事を前に進める、グローバルタフネスを身に着け、社会でリーダーとして活躍してほしいと願っています。 51 水素を“作る”水電解と、水素を“使う”燃料電池は、二酸化炭素を放出しないクリーンな水素社会の実現に向けた重要な技術です。我々は、白金やイリジウムなどの貴金属をベースに、形状・サイズ・組成などを制御しながら、より効率よく水素を作る・使うための電極触媒材料の開発に取り組んでいます。例えば層状化合物を剥離・還元して得る貴金属ナノシートは、ナノ粒子と比べて驚くべき性能を示します。このように原子スケールやナノメートル（10億分の1メートル）スケールの世界から性能の向上を目指し、環境・エネルギー問題の解決に貢献する新しい材料の創出に挑戦しています。 無数のシートが積み重なった構造を有した層状化合物を中心に、モノを出し入れできるナノ空間や、反応点となる多くの表面を有した無機ナノ材料を研究しています。無機材料の形態や空間を思い通りにデザインする合成化学研究をコアとし、イオンの出入りや電子的な物性、反応界面をうまくコントロールすることで、蓄電、イオン分離、電解反応などさまざまな機能を引き出したいと考えています。電気エネルギーをもっとかしこく使い、電源や燃料の脱炭素化に役立つ材料を生み出すことを目指しています。 電極触媒材料で切り拓く 水素エネルギー変換の未来 無機ナノ材料を自在にデザインし、 あっと驚く電極機能を引き出す 機械・ロボット学科 アクア・リジェネレーション機構 機能機械学コース 機械・ロボット学科 アクア・リジェネレーアクア・リジェネレーション機構 ション機構 機能機械学コース
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