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Research on hydrogen safety technology utilizing the automotive catalyst

大野 瞳*; 竹中 啓恭*; 喜多 知輝*; 谷口 昌司*; 松村 大樹; 西畑 保雄; 日野 竜太郎; Reinecke, E.-A.*; 高瀬 和之*; 田中 裕久*

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 11(1), p.40 - 45, 2019/05

Safety management technology of hydrogen gas is extremely important not only for nuclear power generation but also for future society. A brand-new passive autocatalytic recombiner (PAR) system utilizing the monolithic "intelligent catalyst" has been studied for the long-term storage of high-concentration radioactive materials related to the decommissioning of nuclear reactors. The monolith-type automotive catalyst showed high hydrogen conversion activity from a room temperature in a large scale reactor of REKO-4. It became clear that natural convection by reaction is greatly improved by roughening the cell density of the monolith catalyst especially under static environmental conditions such as in a storage container. Taking advantage of this superior catalytic property, we aim to complete the safety technology for storage containers at an early stage and advance the development of highly active catalyst from further low temperature.


${{it In situ}}$ X-ray absorption spectroscopy study on water formation reaction of palladium metal nanoparticle catalysts

松村 大樹; 谷口 昌司*; 田中 裕久*; 西畑 保雄

International Journal of Hydrogen Energy, 42(11), p.7749 - 7754, 2017/03

 被引用回数:1 パーセンタイル:87.11(Chemistry, Physical)

Proper management of hydrogen gas is extremely important for the safety security of nuclear power plants. Hydrogen removal by the water formation reaction on a catalyst is one of the candidates for creating hydrogen safety system. We observed in situ and real-time-resolved structure change of palladium metal nanoparticles during the water formation reaction by using X-ray absorption spectroscopy technique. The effect of carbon monoxide poisoning on catalytic activity was also studied. We have found that the creation of oxidized surface layer on palladium metal nanoparticles plays an important role of the water formation reaction process.


Development of new type passive autocatalytic recombiner, 1; Experimental study on degradation of catalyst

上地 優; 松村 大樹; 谷口 昌司*; 西畑 保雄; 田中 裕久*; 平田 慎吾*; 原 未来也; 日野 竜太郎

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 4 Pages, 2015/05



Towards optimizing the performance of self-regenerating Pt-based perovskite catalysts

Jarrige, I.*; 石井 賢司; 松村 大樹; 西畑 保雄; 吉田 雅洋*; 岸 浩史*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 笠井 秀明*; et al.

ACS Catalysis, 5(2), p.1112 - 1118, 2015/02

 被引用回数:8 パーセンタイル:61.22(Chemistry, Physical)

Self-regenerating automotive catalysts owe their remarkable performance to the repeated motion of the precious metal atoms in and out of the perovskite lattice under fluctuating oxidizing and reducing conditions, preventing coalescence of the metal nanoparticles. Here we use resonant inelastic X-ray scattering to characterize the occupied and unoccupied Pt 5d states in two self-regenerating Pt-perovskite catalysts, CaTi$$_{0.95}$$Pt$$_{0.05}$$O$$_3$$ and CaZr$$_{0.95}$$Pt$$_{0.05}$$O$$_3$$. Upon reduction, the element and symmetry-specific charge excitation spectra reveal a sizeable hybridization between the Pt 5d and the Ti 3d or Zr 4d states at the interface between the nanoparticles and the perovskite, which involves the occupied states and is thus invisible in X-ray absorption spectra. A correlation is found between the strength of this d-band hybridization and the proportion of Pt nanoparticles that remain buried below the surface during reduction, indicating that the motion of the Pt atoms towards the surface is hindered by this hybridization specifically, rather than by the Pt-O bonding. These results provide direct evidence that the strength of the metal-metal d-band hybridization plays a pivotal role in determining the efficiency of self-regeneration in perovskite catalysts.


Development of new type passive autocatalytic recombiner, 1; Characterization of monolithic catalyst

上地 優; 谷口 昌司*; 西畑 保雄; 永石 隆二; 田中 裕久*; 平田 慎吾*; 原 未来也; 日野 竜太郎

Proceedings of 2nd International Conference on Maintenance Science and Technology (ICMST-Kobe 2014), p.87 - 88, 2014/11



A Theoretical study of the reactivity of Cu$$_{2}$$O(111) surfaces; The Case of NO dissociation

岸 浩史*; Padama, A. A. B.*; Arevalo, R. L.*; Moreno, J. L. V.*; 笠井 秀明*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 西畑 保雄

Journal of Physics; Condensed Matter, 24(26), p.262001_1 - 262001_5, 2012/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:63.42(Physics, Condensed Matter)



NO dissociation on Cu(111) and Cu$$_{2}$$O(111) surfaces; A Density functional theory based study

Padama, A. A. B.*; 岸 浩史*; Arevalo, R. L.*; Moreno, J. L. V.*; 笠井 秀明*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*; 西畑 保雄

Journal of Physics; Condensed Matter, 24(17), p.175005_1 - 175005_6, 2012/05

 被引用回数:25 パーセンタイル:21.74(Physics, Condensed Matter)



Dynamic structural change in Pd-perovskite automotive catalyst studied by time-resolved dispersive X-ray absorption fine structure

松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

Journal of Applied Physics, 107(12), p.124319_1 - 124319_5, 2010/06

 被引用回数:17 パーセンタイル:34.44(Physics, Applied)



Dynamic structural change of Pd particles on LaFeO$$_{3}$$ under redox atmosphere and CO/NO catalytic reaction studied by dispersive XAFS

松村 大樹; 岡島 由佳; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

Journal of Physics; Conference Series, 190, p.012154_1 - 012154_6, 2009/11

 被引用回数:8 パーセンタイル:8.29



Time evolution of palladium structure change with redox fluctuations in a LaFePdO$$_{3}$$ perovskite automotive catalyst by high-speed analysis with in situ DXAFS

上西 真里*; 田中 裕久*; 谷口 昌司*; 丹 功*; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 小林 哲彦*

Catalysis Communications, 9(2), p.311 - 314, 2008/02

 被引用回数:29 パーセンタイル:33.68(Chemistry, Physical)



Self-regenerating Rh- and Pt-based perovskite catalysts for automotive-emissions control

田中 裕久*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 梶田 伸彦*; 丹 功*; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 成田 慶一*; 木村 希夫*; 金子 公良*

Angewandte Chemie; International Edition, 45(36), p.5998 - 6002, 2006/09

 被引用回数:96 パーセンタイル:9.66(Chemistry, Multidisciplinary)



The Intelligent catalyst having the self-regenerative function of Pd, Rh and Pt for automotive emissions control

田中 裕久*; 上西 真里*; 谷口 昌司*; 丹 功*; 成田 慶一*; 木村 希夫*; 金子 公良*; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Catalysis Today, 117(1-3), p.321 - 328, 2006/09

 被引用回数:130 パーセンタイル:2.4(Chemistry, Applied)



The Intelligent catalyst; Pd-perovskite having the self-regenerative function in a wide temperature range

田中 裕久*; 丹 功*; 上西 真里*; 谷口 昌司*; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Key Engineering Materials, 317-318, p.827 - 832, 2006/08



The Self-regenerative "intelligent" catalyst for automotive emissions control

丹 功*; 谷口 昌司*; 田中 裕久*; 上西 真里*; 梶田 伸彦*; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 新原 晧一*

Key Engineering Materials, 317-318, p.833 - 836, 2006/08



LaFePdO$$_{3}$$ perovskite automotive catalyst having a self-regenerative function

田中 裕久*; 丹 功*; 上西 真里*; 谷口 昌司*; 木村 希夫*; 西畑 保雄; 水木 純一郎

Journal of Alloys and Compounds, 408-412, p.1071 - 1077, 2006/02

 被引用回数:40 パーセンタイル:10.28(Chemistry, Physical)



Development of a Rh-intelligent catalyst

内藤 一哉*; 田中 裕久*; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 丹 功*; 梶田 伸彦*; 高橋 一郎*; 鈴木 啓将*; 成田 慶一*; 平井 章雅*; et al.

SAE 2006 World Congress & Exhibition Technical Papers, 8 Pages, 2006/00




松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 岡島 由佳; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

no journal, , 

ペロブスカイト型自動車触媒は従来型の触媒と比べて、大幅に貴金属使用量が削減可能であることが証明されている。本研究では化学反応中におけるペロブスカイト型自動車触媒中の貴金属(Pd, Pt, Rh)の化学変化の様子を、分散型XAFSシステムを用いて調べた。分散型XAFSシステムは湾曲分光結晶を使用してXAFS測定に必要なエネルギーの光をいっぺんに供給するもので、通常のXAFSシステムと比べて大幅な時間分解能の改善が可能である。Pd複合ペロブスカイト型自動車触媒に対して、200-600$$^{circ}$$Cの温度範囲において酸化,還元雰囲気下での貴金属の価数,構造変化を50msの時間分解能でin-situ観測した。その結果、通常のアルミナ担持触媒では低温酸化反応にて反応速度の大幅な低下が見られるのに対し、ペロブスカイト型触媒では低温でもほとんど反応速度は変化しないことがわかった。この酸化反応における活性化エネルギーの小ささは、排ガスの雰囲気に応じて容易に母体のペロブスカイト型格子中に出入りすることを示すものであり、長時間活性状態に置かれても微粒子の肥大を防ぐ源となっていることが理解された。



松村 大樹; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

no journal, , 



Dynamic structural change of Pd-perovskite automotive catalyst studied by dispersive XAFS at SPring-8 BL14B1

松村 大樹; 岡島 由佳; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

no journal, , 




松村 大樹; 岡島 由佳; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 谷口 昌司*; 上西 真里*; 田中 裕久*

no journal, , 


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