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樋口 雄紀*; 吉宗 航*; 加藤 悟*; 日比 章五*; 瀬戸山 大吾*; 伊勢川 和久*; 松本 吉弘*; 林田 洋寿*; 野崎 洋*; 原田 雅史*; et al.
Communications Engineering (Internet), 3, p.33_1 - 33_7, 2024/02
The automotive industry aims to ensure the cold-start capability of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) for developing fuel cell electric vehicles that can be driven in cold climates. Water and ice behavior is a key factor in maintaining this capability. Previously reported methods for visualizing water and/or ice are limited to small-sized PEFCs ( 
50 cm
), while fuel cell electric vehicles are equipped with larger PEFCs. Here, we developed a system using a pulsed spallation neutron beam to visualize water distribution and identify water/ice phases in practical-sized PEFCs at a cold start. The results show direct evidence of a stepwise freezing behavior inside the PEFC. The produced water initially accumulated at the center of the PEFC and then froze, followed by PEFC shutdown as freezing progressed. This study can serve as a reference to guide the development of cold-start protocols, cell design, and materials for next-generation fuel cell electric vehicles.
橋本 俊輔*; 山口 聡*; 原田 雅史*; 中島 健次; 菊地 龍弥*; 大石 一城*
Journal of Colloid and Interface Science, 638, p.475 - 486, 2023/05
被引用回数：2 パーセンタイル：66.51(Chemistry, Physical)最近、粒子分率から計算される理論的に予測された値と比較して、ベース液体と分散された固体ナノ粒子で構成されるナノ流体の熱伝導率の異常な改善が報告されている。一般に、気体と液体の熱伝導率の値は、並進運動中の分子の平均自由行程によって支配される。ここでは、ナノ粒子の周りの液体分子の振動挙動がこれらの熱伝導率の増加に寄与している可能性を示す確かな証拠を提示する。
原田 雅史*; 高田 慎一; 岩瀬 裕希*; 梶谷 修司*; 門浦 弘明*; 金谷 利治*
ACS Omega (Internet), 6(23), p.15257 - 15263, 2021/06
被引用回数：16 パーセンタイル：78.19(Chemistry, Multidisciplinary)The ionomers distributed on carbon particles in the catalyst layer of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) govern electrical power via proton transport and oxygen permeation to active platinum. Thus, ionomer distribution is a key, to PEFC performance. This distribution is characterized by ionomer adsorption and deposition onto carbon during the catalyst-ink coating process; however, the adsorbed and deposited ionomers cannot easily be distinguished in the catalyst layer. Therefore, we identified these two types of ionomers based on the positional correlation between the ionomer and carbon Particles. From fitting with a model for a fractal aggregate of polydisperse core-shell spheres we determined the adsorbed-ionomer thickness on the carbon particle to be 51 angstrom land the deposited-ionomer amount for the total ionomer to be 50%. Our technique for ionomer differentiation can be used to optimally design PEFC catalyst layers.
伊藤 華苗; 原田 雅史*; 山田 悟史*; 工藤 憲治*; 青木 裕之; 金谷 利治*
Langmuir, 36(43), p.12830 - 12837, 2020/11
被引用回数：13 パーセンタイル：58.64(Chemistry, Multidisciplinary)We performed H
O and DO double contrast neutron reflectivity measurements on 
25-nm-thick Nafion thin films on hydrophilic and hydrophobic carbon in water and 80% relative humidity vapor to investigate the depth profile of the water and Nafion distribution. We found a dense Nafion layer at the air or water interface regardless of the carbon hydrophilicity. On the other hand, a water-rich Nafion dense layer was observed at the carbon interface only for hydrophilic carbon. The double contrast measurements provided quantitative information about the depth profile but simultaneously indicated that the sum of the volume occupancies of water and Nafion in the film was less than unity. We assessed the problem based on two possibilities: voids in the film or "residual water", which cannot be exchanged or is difficult to exchange with water outside.
村上 洋; 佐田 智子*; 山田 真沙子*; 原田 雅史*
Physical Review E, 88(5), p.052304_1 - 052304_8, 2013/11
被引用回数：3 パーセンタイル：23.32(Physics, Fluids & Plasmas)本研究の目的は、逆ミセル溶液中の水の配置ダイナミクスの温度変化を調べ、ダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル溶液中の水分子の挙動について検討した。溶媒,界面活性剤及びプローブ色素としてそれぞれ、イソオクタン, AOT及びローダミン6Gを用いた。測定したWo(=[HO]/[AOT])は2, 3と5である。室温付近からイソオクタンの融点付近(170K)の温度範囲で、ダブルビーム光学系を構築し試料の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの解析は配位座標モデルを用いて行った。その結果、色素分子の周りの水の拡散的運動は、室温付近で凍結しているが、水の融点より低いある温度以下で活性化されることが分かった。これは、逆ミセルによる水の空間拘束がその温度で顕著に減少することを示し、水と色素分子が逆ミセルから流出すると考えると理解できる。さらに、温度を下げると210K付近でその拡散運動が再び凍結する。
初川 雄一; 永井 泰樹; 金 政浩; 瀬川 麻里子; 原田 秀郎; 岩本 修; 岩本 信之; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 今野 力; et al.
Proceedings in Radiochemistry, 1(1), p.327 - 329, 2011/09
核医学において最もよく用いられている
Tcの供給は危機に面しており、新たな製造プロセスの開発は喫緊の問題である。本研究は
TcをFNSより発生される14MeV高速中性子を用いて効率よく製造することを提案するものであり、試験的に作成したチタン酸ゲルを用いたTc/Moジェネレータについても併せて発表を行う。
初川 雄一; 橋本 雅史; 永井 泰樹*; 金 政浩; 瀬川 麻里子; 原田 秀郎; 今野 力; 落合 謙太郎; 高倉 耕祐; 岩本 信之; et al.
no journal, ,
本研究は原子力機構核融合中性子源施設(FNS)から供給される高エネルギー中性子を用いることにより高い収率で核反応が惹起させることに着目し、従来得ることが困難であった新たな放射性核種を生成し核医学分野への応用を図るものである。Tiターゲットからは
Ti(n,
)
Ca(半減期162日), Ti(n,2n)Ti(半減期3時間)またCsターゲットからは
Cs(n,2n)
Cs(半減期6.5日), Cs(n,p)Xe(半減期3.2日)の製造が期待される。本研究では天然Ti, CsターゲットをFNSからの高速中性子で照射し、生成核種からの
線をGe半導体検出器で測定しその生成量を求め、これを理論計算との比較検討を行った。さらに照射ターゲットから生成核種を純度よく効果的に分離精製するための新しい化学分離手法についても合わせて検討を加える。
村上 洋; 佐田 智子; 山田 真紗子*; 原田 雅史*
no journal, ,
ナノメートルスケールの微小液滴を保持する逆ミセルは、水の構造・ダイナミクスに及ぼす空間束縛効果を調べるために適した系である。また、細胞内の水の状態のモデルの一つでもある。本研究の目的は、逆ミセル内の水のダイナミクスの温度変化を溶媒イソオクタンの融点付近の170Kから340Kの間で調べ、ダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル内部の水分子の挙動について検討した。そのスペクトル幅は溶媒の拡散運動とフォノン的運動に起因する。微小水滴の半径が1ナノメートル程度以下の逆ミセル中色素のスペクトル幅の温度依存性は色素水溶液や色素アルコール溶液の結果とは異なり、溶媒の拡散・フォノン的運動の温度変化に空間束縛効果が現れることがわかった。
村上 洋; 佐田 智子; 山田 真紗子*; 原田 雅史*
no journal, ,
ナノメートルスケールの微小液滴を保持する逆ミセルは、水の構造・ダイナミクスに及ぼす空間束縛効果を調べるために適した系である。また、細胞内の水の状態のモデルの一つでもある。本研究の目的は、逆ミセル内の水のダイナミクスの温度変化を溶媒イソオクタンの融点付近の170Kから340Kの間で調べ、ダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル内部の水分子の挙動について検討した。そのスペクトル幅は溶媒の拡散運動とフォノン的運動に起因する。微小水滴の半径が1ナノメートル程度以下の逆ミセル中色素のスペクトル幅の温度依存性は色素水溶液や色素アルコール溶液の結果とは異なり、溶媒の拡散・フォノン的運動の温度変化に空間束縛効果が現れることがわかった。
村上 洋; 山田 真紗子*; 佐田 智子; 原田 雅史*
no journal, ,
ナノメートルスケールの微小液滴を保持する逆ミセルは、水の構造・ダイナミクスに及ぼす空間束縛効果を調べるために適した系である。また、細胞内の水の状態のモデルの一つでもある。本研究の目的は、逆ミセル内の水のダイナミクスの温度変化を溶媒イソオクタンの融点付近の170Kから340Kの間で調べ、ダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル内部の水分子の挙動について検討した。そのスペクトル幅は溶媒の拡散運動とフォノン的運動に起因する。微小水滴の半径が1ナノメートル程度以下の逆ミセル中色素のスペクトル幅の温度依存性は色素水溶液や色素アルコール溶液の結果とは異なり、溶媒の拡散・フォノン的運動の温度変化に空間束縛効果が現れることがわかった。
村上 洋; 佐田 智子; 山田 真紗子*; 原田 雅史*
no journal, ,
ナノメートルスケールの微小液滴を保持する逆ミセルは、水やその中に可溶化された生体高分子の動的性質や機能に及ぼす空間束縛効果を調べるために適した系であり、細胞モデルと考えることができる。本研究の目的は、逆ミセル内の水のダイナミクスの温度変化を170Kから340Kの間で調べ、そのダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル内部の水分子の挙動について検討した。そのスペクトル幅は溶媒の拡散運動とフォノン的運動に起因する。微小水滴の半径が1ナノメートル程度以下の逆ミセル中色素のスペクトル幅の温度依存性は色素水溶液や色素アルコール溶液の結果とは異なり、溶媒の拡散・フォノン的運動の温度変化に空間束縛効果が現れることがわかった。
村上 洋; 佐田 智子*; 山田 真沙子*; 原田 雅史*
no journal, ,
ナノメートルスケールの微小液滴を保持する逆ミセルは、水やその中に可溶化された生体高分子の動的性質や機能に及ぼす空間束縛効果を調べるために適した系であり、細胞モデルと考えることができる。本研究の目的は、逆ミセル内の水のダイナミクスの温度変化を170Kから340Kの間で調べ、そのダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル内部の水分子の挙動について検討した。そのスペクトル幅は溶媒の拡散運動とフォノン的運動に起因する。微小水滴の半径が1ナノメートル程度以下の逆ミセル中色素のスペクトル幅の温度依存性は色素水溶液や色素アルコール溶液の結果とは異なり、溶媒の拡散・フォノン的運動の温度変化に空間束縛効果が現れることがわかった。
村上 洋; 佐田 智子*; 山田 真沙子*; 原田 雅史*
no journal, ,
本研究の目的は、逆ミセル溶液中の水の配置ダイナミクスの温度変化を調べ、ダイナミクスの空間束縛効果の詳細を明らかにすることである。そこで、逆ミセル内に色素分子を導入し、色素分子の可視吸収スペクトルを観察することで、逆ミセル溶液中の水分子の挙動について検討した。溶媒、界面活性剤及びプローブ色素としてそれぞれ、イソオクタン、AOT及びローダミン6Gを用いた。測定したWo(=[HO]/[AOT])は2, 3と5である。室温付近からイソオクタンの融点付近(170K)の温度範囲で、ダブルビーム光学系を構築し試料の吸収スペクトルを測定した。吸収スペクトルの解析は配位座標モデルを用いて行った。その結果、色素分子の周りの水の拡散的運動は、室温付近で凍結しているが、水の融点より低いある温度以下で活性化されることが分かった。これは、逆ミセルによる水の空間拘束がその温度で顕著に減少することを示し、水と色素分子が逆ミセルから流出すると考えると理解できる。さらに、温度を下げると210K付近でその拡散運動が再び凍結する。
