2026/03/29 更新

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ヤマグチ タケオ
山口 猛央
YAMAGUCHI TAKEO
所属
総合研究院 化学生命科学研究所 教授
職名
教授
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News & Topics

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学位

  • 博士(工学) ( 1993年3月   東京大学 )

  • 修士(工学) ( 1990年3月   東京大学 )

  • 学士(工学) ( 1988年3月   東京大学 )

研究キーワード

  • 燃料電池

  • バイオマテリアル

  • 水電解

  • 化学工学

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 触媒プロセス、資源化学プロセス

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / バイオ機能応用、バイオプロセス工学

  • ナノテク・材料 / エネルギー化学

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 移動現象、単位操作

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 反応工学、プロセスシステム工学

学歴

  • 東京大学   工学系研究科   化学工学専攻

    - 1993年

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    国名: 日本国

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  • 東京大学   工学部   化学工学科

    - 1988年

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    国名: 日本国

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経歴

  • 東京工業大学   科学技術研究院 化学生命科学研究所   教授   教授

    2016年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 東京工業大学   資源化学研究所   教授

    2007年2月

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  • 東京大学   大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻   助教授(協力教員)

    2005年1月 - 2007年1月

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  • 東京大学   大学院工学系研究科 化学システム工学専攻   助教授

    2001年10月 - 2007年1月

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  • 東京大学   大学院工学系研究科 化学システム工学専攻   講師

    1999年1月 - 2001年10月

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  • 東京大学   大学院工学系研究科 化学システム工学専攻   助手

    1995年7月 - 1998年12月

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  • コロラド大学   化学工学科   博士研究員

    1993年4月 - 1995年5月

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論文

  • Effect of π- π Stacking in the Anion Exchange Membrane on the Durability and Gas Crossover

    Sreekanth Narayanaru, Shoji Miyanishi, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2025-02 ( 40 )   1989 - 1989   2025年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Anion exchange membrane water electrolyzer (AEMWE) with non-noble metal catalyst and electrolyzer components and energy efficiency close to proton exchange membrane water electrolyzer (PEMWE) is suitable to reduce the cost of green hydrogen. [1] The lack of membrane durability is the fundamental issue for the commercialization of AEMWE. [2] The durability of AEMs are depend on the stability of polymeric back bone and the ion exchange group. Earlier, to improve the performance of AEMWE, AEM with high ion exchange capacity (IEC) was used. However, high IEC increases the membrane swelling, thereby leading to poor mechanical stability. It is important to address the trade-off between the performance and durability of the AEM. In this point, we found that increasing π–π stacking between the polymeric backbone chains effectively reduces the swelling of the AEMs with high IEC.

    In this work, we present the effect of π–π interaction between the polymeric backbone on the durability and hydrogen crossover of the AEM. We developed two types of AEMs, PFT-C 10 -TMA [3] (Figure 1a) and PFT-C 6 -TMA-C 1 (Figure 1b), both have aromatic backbone and aliphatic side chains with ion exchange group, and having similar IEC values (2.7 meq/g). PFT-C 6 -TMA-C 1 AEM has aromatic groups with shorter aliphatic side chains (C 6 ) with ion exchange group and (C1) without ion exchange groups in the polymeric backbone, leading to the formation of π–π interaction. Membrane electrode assemblies (MEA) were prepared using these membranes, and their durability and hydrogen gas crossover were tested. Under similar test conditions, the MEA with PFT-C 6 -TMA-C 1 showed lower hydrogen crossover than the MEA based on PFT-C 10 -TMA (Figure 1c). Furthermore, the PFT-C 6 -TMA-C 1 membrane showed stable performance in load cycle durability tests conducted between 0.1–3 A/cm 2 at 80 °C. These results suggest that PFT-C 6 -TMA-C 1 membrane has stronger π–π stacking between the polymeric backbone chains, which increases the durability and reduces the hydrogen gas crossover for AEMWE.

    Acknowledgement

    This presentation is based on results obtained from a project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), Japan.

    References A. Miller, K. Bouzek, J. Hnat, S. Loos, C.I. Bernäcker, T. Weißgärber, L. Röntzsch, J. Meier-Haack, Sustain. Energy Fuels, 4 , 2114–2133 (2020).

    Li, A.R. Motz, C. Bae, C. Fujimoto, G. Yang, F. Y. Zhang, K. E. Ayers, Y. S. Kim, Energy Environ. Sci., 14 , 3393- 3419 (2021).

    Miyanishi, T. Yamaguchi, Polym. Chem., 11 , 3812–3820, (2020)



    Figure 1. Chemical structures of (a) PFT-C 10 -TMA, (b) PFT-C 6 -TMA-C 1 . (c) Hydrogen crossover values of PFT-C 10 -TMA and PFT-C 6 -TMA-C 1 membrane based MEAs measured by performing electrolysis at 2A/cm 2 and in 1 M KOH at 80°C.



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2025-02401989mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2025-02401989mtgabs/pdf

  • Support-Free Connected Nanoparticle Catalysts Synthesized via Platinum Shell Method for Enhanced Oxygen Reduction Performance

    Hidenori Kuroki, Aparna Chitra Sudheer, Gopinathan M Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2025-02 ( 38 )   1811 - 1811   2025年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    The improvement of the activity and durability of Pt-based electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) is essential to realize the widespread uses of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs). Our group has developed support-free connected Pt-alloy catalysts, which consist of nanonetwork by the connection of nanoparticles with high electrical conductivity, thus eliminating the need for carbon support. The connected Pt 1 –Fe 1 and Pt 3 –Co 1 catalysts with chemically ordered structures show an ORR specific activity about ten times higher than a commercial Pt/C catalyst. These catalysts with carbon-support-free and chemically ordered structures improve the durability against start/stop and load cycles. 1–3 However, these connected catalysts are prepared by the annealing method using high temperature annealing to form partial fusion of nanoparticles, resulting in thicker nanonetwork and decreased electrochemical surface area (ECSA).

    This study reports a new one-pot synthesis method (Pt shell method) using a two-step polyol process at low temperature (80–100 °C) to form connected nanoparticles. As illustrated in Figure 1a, first, metal nanoparticles are formed on spherical silica template (metal NPs/SiO 2 ) by polyol process, and then the Pt atomic shell is formed on metal NPs/SiO 2 by controlled polyol process, resulting in a connected metal@Pt nanonetwork (connected metal@Pt NPs/SiO 2 ). Finally, by removal of silica template using an alkaline treatment, a support-free, connected metal@Pt core-shell nanoparticle catalyst with a porous hollow capsule structure is obtained, as shown in Figure 1b–d. In this synthesis method, nanoparticles are connected by Pt shell layers, which allow the process to be conducted at low temperatures. Therefore, the connected Pd@Pt nanoparticle catalysts synthesized by the Pt shell method showed 3–4 times higher ECSA than those synthesized by the conventional annealing method. Furthermore, by controlling the thickness of the Pt shell layers on the surface, the connected Pd@Pt nanoparticle with ca. 3.5 Pt-atomic layers on the surface achieved higher ORR mass and specific activities. The developed catalyst also showed high durability against load cycle in 0.1 M HClO 4 electrolyte solution at 60 °C. After 10,000 load cycles, the connected nanoparticle structure remained, showing the high durability of the nanonetwork connected by the Pt shell layers.

    In this way, this study has demonstrated a new Pt shell method and shown that a support-free connected nanoparticle catalyst is useful as a PEFC cathode catalyst. The Pt shell method can form stable connected structures with metal nanoparticles other than Pd, thus it is expected that further structural optimization, including other metal species, will lead to the realization of advanced ORR catalysts.

    Acknowledgement: This presentation is based on results obtained from a project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), Japan.

    References: H. Kuroki, T. Yamaguchi et al. , [1] Energy Environ. Sci. , 8, 3545–3549 (2015). [2] ACS Appl. Nano Mater. , 3, 9912–9923 (2020). [3] ACS Appl. Nano Mater. , 8, 3323–3332 (2025). [4] Adv. Sci , 12, 2408614 (2025).



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2025-02381811mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2025-02381811mtgabs/pdf

  • Surface Structural Engineering of Nickel for Improved Hydrogen Electrocatalytic Activity in Alkaline Electrolytes

    Krishnamoorthy Silambarasan, Gopinathan M Anilkumar, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2025-02 ( 38 )   1823 - 1823   2025年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Developing stable and active alkaline non-noble metal hydrogen electrocatalyst is fundamentally important for the commercialization of anion exchange membrane-based fuel cells (AEMFCs) and water electrolyzers (AEMWEs) as they are considered the only replaceable alternatives to the state-of-the-art proton exchange membrane-based electrolyzers and fuel cells. [1,2] Nickel (Ni) based catalysts are the most investigating non-precious metal catalyst among the transition metals for hydrogen oxidation reaction (HOR)/hydrogen evolution reaction (HER) in alkaline medium at present. [3] However, the activity of these catalyst is not yet reachable to the precious metal-based catalyst, till date. Researcher are focusing on the modification of nickel surface like NiO, Ni(OH) 2 etc., and alloying transition metals such as Cr, Cu, Mo, W, Fe, Sn etc., for achieving high catalytic activity. [4,5,6] In this report, we investigate how surface structural changes of nickel using different nickel hydroxides enhance the hydrogen electrocatalytic activity in alkaline medium.

    Figure 1 shows schematic illustration of nickel catalysts with different nickel hydroxide surfaces. A thin layer of alpha nickel hydroxide on nickel catalyst surface (a-Ni(OH) 2 /Ni) prepared by two different approaches, 1) an electrochemically formed alpha nickel hydroxide on nickel nanoparticles (EC-a-Ni(OH) 2 /Ni) and 2) the particle catalyst prepared by partial reduction of nickel hydroxide to form a-Ni(OH) 2 /Ni catalyst. We have also prepared the catalysts of nickel alone (Ni) and electrochemically formed beta nickel hydroxide on nickel (EC-b-Ni(OH) 2 /Ni). The peaks appeared at 485 cm −1 and two broad peaks at 382 cm −1 and 582 cm −1 in Raman spectra (Figure 1B) confirm the formation alpha and beta nickel hydroxide on nickel surface after electrochemical treatment, respectively. Electrocatalytic activity of the catalysts tested in 0.1 M KOH shows that EC-a-Ni(OH) 2 /Ni shows enhanced catalytic activity for both HOR and HER compared with Ni and EC-b-Ni(OH) 2 /Ni. Moreover, the particle catalyst, a-Ni(OH) 2 /Ni with higher surface area shows further enhanced HOR and HER activities in alkaline medium.

    References Song, W. Li, J. Yang, G. Han, P. Liao and Y. Sun, Nat Commun, 2018 9 , 4531.

    Sun, P. Zhao, Y. Yang, Z. Li and W. Sheng, ACS Catal . 2023, 13 , 7, 4127–4133.

    Fu, Y. Li, N. Yao, F. Yang, G. Cheng, and W. Luo, ACS Catal. 2020, 10 , 13, 7322–7327.

    Men, X. Su, P. Li, Y. Tan, C. Ge, S. Jia, L. Li, J. Wang, G. Cheng, L. Zhuang, S. Chen and W. Luo, J. Am. Chem. Soc . 2022, 144 , 28, 12661–12672.

    Tüysüz, Acc. Chem. Res . 2024, 57 , 4, 558–567.



    Acknowledgement

    This presentation is based on results obtained from a project commissioned by JST Innovative GX Technology Creation Project (GteX), JPMJGX23H0, and a project commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), JPNP20003.



    Figure 1

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    DOI: 10.1149/ma2025-02381823mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2025-02381823mtgabs/pdf

  • Electrolyte-Modulated Electrodeposition of Bimetallic Alkaline Hydrogen Evolution Catalysts for Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers

    Abin Sebastian, Yotaro Fujii, Rajith Illathvalappil, Hidenori Kuroki, Anilkumar Gopinathan M, Takeo Yamaguchi

    Energy &amp; Fuels   2025年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.energyfuels.5c03164

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  • Perfluorosulfonic Acid Membrane with Engineered Ionic Cluster Channels and Pore-Filling Structure for Efficient Alkaline Water Electrolysis

    Sreekanth Narayanaru, Shoji Miyanishi, Hidenori Kuroki, AnilKumar M Gopinathan, Takeo Yamaguchi

    2025年10月

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    出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    A novel separator for alkaline water electrolysis (AWE) is developed by structurally engineering a pore-filling perfluorosulfonic acid (PFSA) membrane, effectively mitigating the energy inefficiency and hydrogen crossover challenges associated with conventional AWE separators. A pore-filling PFSA membrane with an extended polytetrafluoroethylene matrix is heated in a high-boiling-point polar organic solvent to generate enlarged phase-separated nanoscale ionic cluster channels yielding a swollen membrane with improved ionic conductivity. This swollen pore-filling PFSA membrane demonstrates enhanced selectivity for OH− transport over H2 permeability under electrolysis conditions. An AWE with a zero-gap electrode configuration comprising this membrane and nonprecious metal electrodes is operated in 1 M KOH at 80 °C, exhibiting a current density of 1.0 A cm−2 at a cell voltage of 1.76 V, a corresponding energy efficiency of 84%, and a low H2 crossover rate (0.9% H2 in the anode gas stream at 1.0 A cm−2). The integration of a high-performance cathode catalyst within a pore-filling swollen PFSA membrane–based membrane–electrode assembly further enhanced the performance (1.0 A cm−2 at 1.68 V with an energy efficiency of 88%). These findings emphasize the potential of this membrane as a next-generation separator for AWE, compelling combination of ionic conductivity, low gas-crossover, and efficiency.

    DOI: 10.26434/chemrxiv-2025-crz45

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  • Advanced Surface Engineering of Porous Transport Electrodes to Improve Membrane–Electrode Interfaces and Surface Areas for Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers

    Pranav K. Gangadharan, Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Hiroto Okuyama, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   8 ( 14 )   10637 - 10646   2025年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsaem.5c01530

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  • Electrochemical Oxygen Evolution Catalysis of Metal Sulfides: A Systematic Study of Electronic Effects 査読 国際誌

    Yuuki Sugawara, Taisei Uchiyama, Maxim Shshikin, Takeo Yamaguchi

    Catalysis Science & Technology   15 ( 17 )   5004 - 5013   2025年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d5cy00200a

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  • A membrane-based immunosensor enabling high antifouling performance and sensitive molecular recognition. 国際誌

    Hiroki Yamashita, Hiroto Okuyama, Takeo Yamaguchi

    Lab on a chip   25 ( 13 )   3123 - 3131   2025年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The fouling of non-targeted biomolecules on sensing surfaces, which can cause a reduction in sensing performance, is a severe problem in immunosensing platforms. The incorporation of hydrophilic polymers on sensing surfaces is effective against antifouling. However, such an approach can reduce the density of the capture antibody, resulting in a decrease in sensitivity and signal output. Here, both high sensitivity and antifouling properties were achieved using a porous-membrane-based immunosensor. This sensor can drastically mitigate the signal reduction due to the introduction of an antifouling moiety by antibody densification in submicron-scaled pores. The ideal ratio of the receptor/antifouling moiety was estimated from numerical modeling. The high sensitivity and antifouling properties of the designed sensor were demonstrated via the detection test of interleukin-6 (IL-6). The proposed sensor exhibited excellent antifouling and high sensitivity with limits of detection of 4.8 and 1.2 pg mL-1 in artificial saliva and serum, respectively. The study findings highlight the potential of membrane-based sensors for practical diagnoses.

    DOI: 10.1039/d5lc00031a

    PubMed

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  • Effect of organic ligands in iron-based metal-organic frameworks on oxygen evolution electrocatalysis: conventional inorganic solids vs. organic-inorganic hybrid materials 招待 査読

    Yuuki Sugawara, Kanta Magofuku, Takeo Yamaguchi

    Chemical Communications   61 ( 48 )   8675 - 8678   2025年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D5CC00934K

    Web of Science

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  • Ultrasmall Manganese Nanospinels Produced via an Alcohol Reduction Method and Their Electrocatalytic Oxygen Evolution Reactivity

    Yuuki Sugawara, Kazuyuki Iwase, Reona Iimura, Takashi Yabu, Akira Nasu, Masaki Matsui, Itaru Honma, Takeo Yamaguchi, Hiroaki Kobayashi

    ACS Applied Materials & Interfaces   17 ( 15 )   22487 - 22497   2025年4月

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  • Electrocatalysts for Hydrogen Production – Catalyst Design Strategies Based on Crystal Structures of Multimetal Oxides 招待 査読

    Yuuki Sugawara, Takeo Yamaguchi

    The Chemical Record   25 ( 5 )   2025年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Solid‐state crystalline multimetal oxides have been widely studied for their applications as electrode materials, e. g., in fuel cells, water electrolyzer, lithium‐ion batteries, and metal‐air batteries. Particularly, hydrogen production via water electrolysis is considered a key technology for realizing a sustainable circular carbon society. Enhancing the activity of electrocatalysts is a critical challenge for improving the efficiency of the water electrolysis technology. Thus, strategies for designing prominent catalyst materials have drawn considerable attention. Our group has been conducting research aimed at establishing comprehensive design strategies for the rational and rapid development of highly active catalysts. In this Personal Account, we present our research efforts on enhancing the activity of cost‐efficient nonprecious metal‐based oxide catalysts for the oxygen evolution reaction at the anode of water electrolysis. Specifically, we propose design strategies based on crystal structures of multimetal oxides and demonstrate how these strategies have contributed to the development of highly active electrocatalysts.

    DOI: 10.1002/tcr.202400246

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  • Three-Dimensionally Connected Platinum–Cobalt Nanoparticles as Support-Free Electrocatalysts for Oxygen Reduction 査読

    Qiancheng Liao, Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Masazumi Arao, Masashi Matsumoto, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Nano Materials   8 ( 7 )   3323 - 3332   2025年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsanm.4c05978

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  • A polyfluorene-based electrolyte membrane for hydrogen/oxygen gas separation under humidified conditions 査読

    Shoji Miyanishi, Kaede Matsuta, Takeo Yamaguchi

    Sustainable Energy &amp; Fuels   9 ( 8 )   2022 - 2030   2025年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Hydrogen/oxygen separation under wet conditions has recently become important in the production of hydrogen.

    DOI: 10.1039/d4se01692k

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  • Evaluation of the onset voltage of water adsorption on Pt(111) surface using density functional theory/implicit model calculations 査読

    Maxim Shishkin, Takeo Yamaguchi

    Surfaces and Interfaces   58   105809 - 105809   2025年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.surfin.2025.105809

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  • Tuning membrane surfaces via polydopamine-mediated click reaction and analysis of antifouling properties 査読 国際誌

    Hiroto Okuyama, Manami Oura, Yudai Kurihara, Yuhei Oshiba, Takeo Yamaguchi

    Journal of Membrane Science   723   123896 - 123896   2025年2月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.memsci.2025.123896

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  • Support‐Free, Connected Core–Shell Nanoparticle Catalysts Synthesized via a Low‐Temperature Process for Advanced Oxygen Reduction Performance 査読

    Aparna Chitra Sudheer, Gopinathan M. Anilkumar, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    Advanced Science   12 ( 7 )   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Nanostructured Pt‐based catalysts have attracted considerable attention for fuel‐cell applications. This study introduces a novel one‐pot and low‐temperature polyol approach for synthesizing support‐free, connected nanoparticles with non‐Pt metal cores and Pt shells. Unlike conventional heat treatment methods, the developed support‐free and Fe‐free connected Pdcore@Ptshell (Pd@Pt) nanoparticle catalyst possesses a stable nanonetwork structure with a high surface area. This approach can precisely control the atomic‐level structure of the Pt shell on the Pd core at a low deposition temperature. The optimized Pd@Pt catalyst with a Pt/Pd atomic ratio of 0.8 and a Pt shell thickness of 1.1 nm exhibits a threefold improvement in oxygen reduction reaction (ORR) mass activity compared to that of commercial carbon‐supported Pt nanoparticle catalyst (Pt/C). Durability evaluation demonstrated 100% retention of specific activity after 10,000 load cycles, owing to the stable nanonetwork and uniform coverage of the Pt shell. In addition, the support‐free, connected core–shell nanoparticle catalyst overcomes the carbon corrosion issues commonly associated with conventional carbon‐supported catalysts while simultaneously improving both ORR activity and load cycle durability. These findings highlight the potential of this innovative approach to develop support‐free catalysts for polymer electrolyte fuel cells and other energy devices.

    DOI: 10.1002/advs.202408614

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  • Oxygen evolution activity of nickel-based phosphates and effects of their electronic orbitals 招待 査読

    Yuuki Sugawara, Yuto Nakase, Gopinathan M Anilkumar, Keigo Kamata, Takeo Yamaguchi

    Nanoscale Advances   7 ( 2 )   456 - 466   2024年12月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    This study reports nickel-based phosphate nanoparticles as outstanding electrocatalysts for the oxygen evolution reaction and uncovers main factors determining their activities.

    DOI: 10.1039/d4na00794h

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  • Structural and Compositional Tuning of Platinum Alloy Nanowires for Enhanced Oxygen Reduction Reaction

    Panampillil Vijayamma Subha, Hidenori Kuroki, Gopinathan M Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2024-02 ( 41 )   2698 - 2698   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) have gained considerable attention due to their high energy density, high conversion efficiency, and wide operating temperatures. The main challenges encountered in the commercialization of PEFCs are the sluggish kinetics and low durability of the cathodic oxygen reduction reaction (ORR) catalyst. The conventional electrocatalyst, platinum (Pt) nanoparticles (2~5nm) dispersed on carbon support, suffer insufficient catalytic activity and low durability owing to enlargement in particle size due to particle coalescence or Ostwald ripening during PEFC operations. In this scenario, the facile fabrication of advanced functional catalysts with improving ORR activity and stability is significant for PEFCs.

    Among the various catalysts reported so far in the literature, Pt is an effective metal for catalyzing the ORR reaction due to its intrinsic catalytic performance and stability, however, it's scarcity and high cost limit its large-scale practical application. Compared to nanoparticle counterparts, the anisotropic one-dimensional nanostructure has been explored for higher activity due to its high flexibility, outstanding conductivity, and thermal stability.1–3 Several strategies have been adopted in the literature to enhance the catalytic activity and the Pt utilization efficiency. One aspect is the atomic scale tuning of the Pt chemical environment through proper alloying with bimetallic or trimetallic elements. In addition, it is essential to construct favorable structures in alloy systems with maximum exposed active sites.

    In this work, we synthesized a unique nanostructure of Pt alloy nanowires (PtNiCo NW) through a solvothermal method by reducing the Pt, Ni, and Co precursors in a solvent mixture with reducing agents and surfactants (oleyl amine with W(CO)6, glucose and CTAB). The atomic scale tailoring of the Pt chemical environment of the catalyst was achieved by varying the alloy composition. The TEM observation indicates that structural changes occurred by changing the reaction conditions of the catalysts; initially, smooth nanowires are formed with a diameter of 2 nm (Fig. 1a) followed by the formation of the rough surface due to an increase in the reduction of Ni over the Pt NWs over time. A porous nanostructure of Pt with Ni (Fig 1b) was fabricated through an acid treatment process.

    The electrochemical surface area and ORR activities of the PtNiCo NWs on carbon support were estimated from rotating disk electrode measurements in 0.1 M HClO4 electrolyte solution. Compared with the smooth PtNiCo NW catalyst, the porous PtNiCo NW catalyst with a rough surface exhibited a higher mass activity of 1.6 ± 0.1 Amg-Pt−1 and an excellent specific activity of 3.7 ± 0.2 mAcm-Pt−2. The higher specific activity would arise from the increased roughness on the Pt surface through the formation of porous structure and the optimized surface-active sites on the catalyst surface through composition tuning.

    Acknowledgment

    This presentation is based on the results obtained from the project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), Japan.

    References M. Li et al, Science, 2016, 354 (6318), 1414–1419.

    X. Tian et al, Science, 2019, 336 (6467), 850–856.

    K. Jiang et al, Sci. Adv., 2017, 3(2), e160170.



    Fig 1. TEM images of Pt-based nanowires having (a) smooth and (b) rough-porous structures.



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2024-02412698mtgabs

    researchmap

    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2024-02412698mtgabs/pdf

  • Connected Platinum–Based Catalysts and Carbon-Free Cathode Catalyst Layers for High-Performance PEFCs

    Hidenori Kuroki, Kento Sasaki, Qiancheng Liao, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2024-02 ( 44 )   3024 - 3024   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    The improvement of the activity and durability of Pt-based electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) is essential to realize the widespread uses of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs). Our group has developed a carbon-free connected Pt1–Fe1 catalyst with a chemically ordered superlattice structure.1–7 This catalyst consists of a beaded nanonetwork (5–15 nm) by the connection of Pt1–Fe1 nanoparticles with high electrical conductivity, thus eliminating the need for a carbon support. The connected Pt1–Fe1 catalyst exhibits an ORR specific activity about 10 times higher than a commercial Pt/C catalyst. This catalyst with carbon-free and chemically ordered structures improves the durability against start/stop and load cycles.1,4 Furthermore, the carbon-free catalyst layer using the connected Pt1–Fe1 catalyst with a porous, hollow capsule structure has high porosity (&gt; 80%) and thin thickness (~ 1 μm), which would be beneficial for oxygen transport.

    To advance connected nanoparticle catalysts, this study addressed structural control of connected Pt-based catalysts and carbon-free catalyst layers using the developed catalysts. Since Fe ions induce the Fenton reaction and accelerate the degradation of electrolyte polymers, carbon-free and iron-free connected Pt3–Co1 catalysts with chemically ordered structures (Figure 1a) were developed using our silica coating method.4 The investigation of the structural effects on ORR performances in 0.1 M HClO4 electrolyte solution indicated that higher ordered degrees of the connected Pt3–Co1 catalysts improved ORR specific activity and load cycle durability. The STEM-EDX line mapping results suggested that a highly ordered structure can greatly suppress metal leaching from the catalyst. Furthermore, as shown in Figure 1b, this study investigated the structural effects on fuel cell performances for the carbon-free cathode catalyst layers. Here, the connected Pt3–Co1 catalyst with a hollow capsule structure was used, and the structural parameters such as ionomer thickness on capsules, capsule size, etc. were controlled. This presentation will discuss the relationship between catalyst layer structures and fuel cell performances through electrochemical and oxygen transport analyses. The developed connected Pt-based catalysts and the findings obtained in this study will contribute greatly to the design of a carbon-free cathode catalyst layer to achieve enhanced PEFC performances.

    <p></p> Acknowledgement: This presentation is based on results obtained from a project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO), Japan.

    <p></p> References

    Kuroki, T. Yamaguchi et al., [1] Energy Environ. Sci., 8, 3545–3549 (2015). [2] J. Electrochem. Soc., 163, F927–F932 (2016). [3] ACS Appl. Energy Mater., 1, 324–330 (2018). [4] ACS Appl. Nano Mater., 3, 9912–9923 (2020). [5] ACS Appl. Energy Mater., 5, 13176–13188 (2022). [6] J. Chem. Eng. Jpn., 56, 2197946 (2023). [7] Jpn. J. Appl. Phys., 63, 048002 (2024).



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2024-02443024mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2024-02443024mtgabs/pdf

  • Electrochemically Engineered Layer of γ–NiOOH with Fe Oxides on Nickel Foam for Durable Oxygen Evolution Reaction Catalyst for Alkaline Water Electrolysis

    Sreekanth Narayanaru, Gopinathan M Anilkumar, Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2024-02 ( 42 )   2796 - 2796   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Anion Exchange membrane water electrolyzers are reached the stage of commercialization by the advancement of durable anion exchange membranes. Highly active and stable electrocatalyst for both oxygen evolution reaction (OER) and hydrogen evolution reaction (HER) are essential to achieve energy efficient and cost-effective hydrogen production. Among the two electrochemical reactions, OER is more sluggish as it involves four electron transfers for the generation of an oxygen molecule.[ 1 ] Many non-noble metal oxides-based catalysts are displayed OER activity in alkaline medium, but among them Ni, Fe, and Co based mono/bi/tri metallic oxides/hydroxide/oxyhydroxides exhibit high OER activity.[ 2–4 ] Even though the actual catalytic mechanism is still debated, Ni-Fe oxides have received much attention over all other catalysts because of the synergism between the oxides and oxyhydroxides of Fe and Ni to bring down the OER overpotential.

    Several methods were adopted for the synthesis of Ni-Fe oxides. However, most of them lead to the formation of mixed oxides and it affects the overall conductivity of the catalyst. The controlled electrochemical method of preparation possesses, the selective synthesis of conducting Ni-Fe oxides. In this work, we adapted a two-step electrochemical synthesis method to produce free-standing Ni-Fe oxide electrode with high OER activity. At first, a layer of γ–NiOOH was constructed over a cleaned nickel foam by applying a high voltage in 1M KOH. Raman spectra of oxidized Ni foam, represented in Figure 1A show two major peaks at 481 cm–1 and 560 cm–1 corresponding to the bending and stretching vibration of γ–NiOOH. Further, the broad peak band between 850 cm–1 and 1200 cm–1 is ascribed to the active oxygen species (NiOO) in oxyhydroxide.[5,6] In the second step, a thin Fe layer was electrochemically deposited over the γ–NiOOH. The Raman spectra after Fe deposition also confirmed the existence of γ–NiOOH along with the peak corresponding to FeOOH at around 684 cm–1.[7] Cross-sectional SEM images with EDX of Fe deposited γ–NiOOH (γ–NiOOH-Fe) presented in Figure 1B show an oxide layer of ≈250 nm thickness with a uniform distribution of Fe. For a comparison, Fe deposited directly on a cleaned Ni foam (Ni-Fe) was also prepared thorough electrochemical deposition. The OER activity and stability of both catalysts were tested in 1 M KOH. γ–NiOOH-Fe catalyst attained 10 mA cm–2 at 1.47 V whereas to reach the same current density Ni-Fe took 1.49 V. No degradation in catalytic activity was observed in the case of γ–NiOOH-Fe compared to Ni-Fe catalyst after the accelerated durability test and constant current electrolysis at 10 and 50 mA cm–2 in 1 M KOH (Figure 1C and D). The above results demonstrate that the γ–NiOOH-Fe catalyst exhibits excellent activity and stability as an anode catalyst for anion exchange membrane water electrolyzer.

    Acknowledgement

    This presentation is based on results obtained from a project, JPNP14021, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

    References J. Song, C. Wei, Z. Huang, C. Liu, L. Zeng, X. Wang and Z. J. Xu, Chem Soc Rev, 49, 2196–2214 (2020).

    M. I. Jamesh and X. Sun, J Power Sources, 400, 31–68 (2018)

    P. M. Bodhankar, P. B. Sarawade, P. Kumar, A. Vinu, A. P. Kulkarni, C. D. Lokhande, and D. S. Dhawale, Small, 18, 2107572–2107597 (2022).

    M. Asnavandi, Y. Yin, Y. Li, C. Sun, and C. Zhao, ACS Energy Lett, 3, 1515–1520 (2018)

    O. Diaz-Morales, D. Ferrus-Suspedra, and M. T. M. Koper, Chem Sci, 7, 2639–2645 (2016).

    B. S. Yeo and A. T. Bell, The Journal of Physical Chemistry C, 116, 8394–8400 (2012)

    J. Xu, B. X. Wang, D. Lyu, T. Wang, and Z. Wang, Int J Hydrogen Energy, 48, 10724–10736 (2023).



    Figure 1. (A) The Raman spectra of γ-NiOOH, and γ-NiOOH-Fe (B) Cross sectional SEM- EDX images of γ-NiOOH-Fe, and (C) Linear sweep voltammograms of γ-NiOOH-Fe and Ni-Fe measured before and after the durability test in 1 M KOH at 25 °C.



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2024-02422796mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2024-02422796mtgabs/pdf

  • Iron-Based Layered Perovskite Oxyfluoride Electrocatalyst for Oxygen Evolution: Insights from Crystal Facets with Heteroanionic Coordination 査読

    Ryusuke Mizuochi, Yuuki Sugawara, Kengo Oka, Yoshiyuki Inaguma, Shunsuke Nozawa, Toshiyuki Yokoi, Takeo Yamaguchi, Kazuhiko Maeda

    Journal of the American Chemical Society   146 ( 47 )   32343 - 32355   2024年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/jacs.4c05740

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  • An electrochemically engineered layer of γ-NiOOH with FeOOH on nickel foam for durable OER catalysis for anion exchange membrane water electrolysis 招待 査読

    Sreekanth Narayanaru, Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    RSC Sustainability   3 ( 4 )   1705 - 1713   2024年11月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    A simple two-step electrochemical process for the synthesis of a catalyst with the synergistic combination of γ-NiOOH and FeOOH for efficient and durable oxygen evolution reaction in an alkaline medium.

    DOI: 10.1039/d4su00538d

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  • Effect of the Reaction Environment on Electrochemical CO2 Reduction Using Copper-Electrodeposited Carbon Paper 査読

    Takanori Tamaki, Naoki Matsuyama, Kotaro Handa, Takeo Yamaguchi

    Industrial &amp; Engineering Chemistry Research   63 ( 44 )   18861 - 18868   2024年10月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.4c02773

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  • Machine-Learning-Aided Understanding of Protein Adsorption on Zwitterionic Polymer Brushes 査読

    Hiroto Okuyama, Yuuki Sugawara, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Materials &amp; Interfaces   16 ( 19 )   25236 - 25245   2024年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsami.4c01401

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  • Response to discussion of “Comprehensive simulation to uncover the ideal properties of a hollow fiber forward osmosis membrane module for the seawater desalination process” 査読

    Yuuki Sugawara, Seiichi Amamiya, Takeo Yamaguchi

    Desalination   575   117297 - 117297   2024年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.desal.2024.117297

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  • Development of durable anion-exchange membranes using polyfluorene–based electrolytes and pore-filling method for direct formate fuel cells

    Yi Du, Shoji Miyanishi, Hidenori Kuroki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    Journal of Power Sources   594   233962 - 233962   2024年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2023.233962

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  • Carbon-Free, Connected Core-Shell Nanoparticle Catalysts with Advanced Oxygen-Reduction Performances for PEFCs

    Aparna Chitra Sudheer, Anilkumar Gopinathan M., Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2023-02 ( 40 )   1960 - 1960   2023年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    As the world faces diminishing non-renewable energy sources and a surge in global pollution, establishing a hydrogen and low-carbon economy has become crucial. Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) hold great promise as a sustainable energy source with the potential for high efficiency, and clean power generation in both stationary and mobile applications. However, the conventional platinum nanoparticle catalysts on carbon support (Pt/C) used for the oxygen reduction reaction (ORR) at the cathode shows sluggish ORR activity, leading to high cost and inferior PEFC performance. Moreover, the carbon-supports used for the Pt catalysts are susceptible to degradation caused by carbon-corrosion during start-stop operations, which can severely compromise the overall performance of the PEFCs. Hence, in order to significantly enhance the commercial viability of PEFCs, considerable progress must be made in terms of cost, performance, and durability.

    Previously our group has reported carbon-free, connected Pt-alloy catalysts to address the above issues. This catalyst is composed of connected Pt-alloy nanonetworks with high electronic conductivity and exhibits enhanced ORR activity, high start-stop durability, and thin catalyst layers. Specifically, this catalyst exhibited 9 times higher specific activity than that of the commercial Pt/C, making it an excellent candidate for cathode catalyst applications.[1,2] However, high-temperature annealing process is required to develop connected networks between the Pt-alloy nanoparticles, resulting in larger crystallite sizes and reduced surface areas. This limitation has prevented connected Pt-alloy catalysts from achieving significant improvement in mass activity.

    In this work, we have proposed a novel synthesis method that enables the development of connected core-shell nanoparticle catalysts without any high-temperature treatment. This method eliminates the particle growth and exhibit a high surface area, making it highly effective for ORR applications. Here, a carbon-free catalyst with a core-shell nanonetwork structure having a non-Pt (Pd) core and Pt shell was developed. Additionally, the relationship between the thickness of the Pt-shell layer and ORR activity was investigated.

    Connected core-shell catalysts with Pd nanoparticles as core and Pt as atomic shell (Pd@Pt) were synthesized in a one-pot polyol process that does not require high-temperature annealing as shown in Fig. 1. The formation of connected Pd@Pt core-shell nanonetworks (&lt; 10 nm) was confirmed by TEM and STEM-EDX analysis. Also, the structure of Pt shell on core metals was successfully tuned by controlling the reaction temperature and time, precursor ratio, etc. Here, the number of the Pt layers on the surface of the connected Pd@Pt core-shell catalysts were varied from 1–6 atomic layers and the results show that the ORR mass activity was notably enhanced in the catalyst with a moderate shell thickness ranging from 2.5 to 3.5 Pt atomic layers. This suggests that connected Pd@Pt catalyst with a moderate Pt layer achieves both high surface area and ORR specific activity. The high surface area of the developed catalysts is attributed to a new synthesis method that does not use high temperature annealing and a low Pt core-shell structure. The improvement in ORR specific activity can be attributed to the more suitable d-band center position of the Pt shell, which is influenced by strain and ligand effects resulting from the Pd core. The ORR performance of the carbon-free connected Pd@Pt catalyst showed 2–4 times enhancement in electrochemical surface area (ECSA) and 1.5–3 times improvement in ORR mass activity compared to the connected Pt-alloy catalysts prepared using high-temperature annealing. Further, high durability of the connected core-shell catalyst against load cycles (0.6 ↔1.0 V) at 60 °C in acidic electrolyte solution was also demonstrated, indicating that a high stability nanonetwork connected by Pt atomic shell.

    In summary, we have successfully demonstrated a new synthesis method for the formation of connected core-shell nanoparticles by Pt atomic shell without high-temperature annealing and prepared a carbon-free, connected Pd@Pt core-shell catalyst with advanced ORR performance, highlighting its great potential as a cathode catalyst.

    Acknowledgement

    The part of this presentation is based on results obtained from a project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

    References

    [1] Tamaki, T., Yamaguchi, T. et al., Energy Environ. Sci., 8, 3545–3549 (2015)

    [2] Kuroki, H., Yamaguchi, T. et al., ACS Appl. Nano Mater., 3, 9912–9923 (2020)



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2023-02401960mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2023-02401960mtgabs/pdf

  • Highly Durable Membrane–Electrode-Assemblies Using High M w and Ether-Free Polyfluorene-Based Electrolytes for Anion Exchange Membrane Water Electrolyzer

    Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Sreekanth Narayanaru, Roby Soni, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2023-02 ( 42 )   2069 - 2069   2023年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Water electrolysis technology, which produces hydrogen through electrolysis of water using electricity derived from renewable energy, is attracting attention as a way to realize a carbon-neutral society. Among water electrolysis systems, anion exchange membrane water electrolysis (AEMWE) can achieve high energy conversion efficiency and quick response to fluctuating power supplies by using thin polymer electrolyte membranes, and operates in an alkaline environment, allowing the use of inexpensive non-precious metals for bipolar plates and electrodes. However, conventional AEMs and ionomers exhibit low durability in high-temperature and alkaline environments, which is a critical issue in realizing high-performance and highly durable membrane–electrode assemblies (MEAs) for AEMWE.

    Our group developed high-molecular-weight (M w) and ether-free, polyfluorene-based anion conducting polyelectrolyte (PFT-Cx-TMA, Cx represent the number of carbon atoms in the alkyl side chain) as shown in Fig. 1a.1 These polyelectrolytes show high OH conductivity over 100 mS cm 1, high chemical durability (stable in 8 M NaOH at 80 °C for 168 h), and high tensile strength (25–42 MPa, comparable to a Nafion membrane). This study applied PFT-Cx-TMA to AEMs and ionomers in MEAs to evaluate the durability against various AEMWE operations (constant current operation and start-stop operation in different voltage ranges), demonstrating MEAs with both high performance and high durability.

    Fig. 1b shows the constant current durability of the MEA with PFT-C8-TMA as AEM and ionomer.2 This test was performed at the constant current density of 0.2 A cm 2 and 80 °C using a 1 M KOH aqueous solution fed to the anode. Here, to investigate the effects of AEMs and ionomers on MEA durability, conventional precious metal catalysts (anode: IrO2, cathode: Pt/C or PtRu/C) were used in the MEA. The MEA with PFT-C8-TMA exhibited a current density of 1.0 A cm 2 at 1.79 V and there was almost no voltage change even after the constant current operation for over 100 h. It is noteworthy that the MEAs using PFT-C8-TMA and PFT-C10-TMA demonstrated high performance and high durability not only in the alkaline-fed operation but also in the pure-water-fed operation.

    Next, this study investigated the start-stop durability of MEAs using voltage cycles simulating the start-stop operation of water electrolyzer. Here, square-wave voltage cycling of holding at 1.8 V and 0.1 V for 1 min each was used for the start-stop test at 80 °C with a 1 M KOH solution fed to the anode. As a comparison, the MEA was prepared using a commercial AEM (Sustainion X37-50, 50 μm in thickness) and ionomer (Sustaionion XB-7). As shown in Fig. 1c, the MEA using a PFT-C10-TMA AEM (56 μm in thickness) and ionomer was highly durable in the start-stop test compared to the MEA using commercial Sustaionion. During the test, the elution of black solid particles from the catalyst layer and the increase in charge transfer resistance (Rct) were observed in the MEA with Sustaionion, whereas no elution of catalyst materials and no change in Rct were confirmed in the MEA with PFT-C10-TMA. These results suggest that nonlinear mechanical stress via rapid bubble formation and shutdown during start-stop cycles caused the leaching of catalysts, resulting in the performance loss of the MEA with Sustainion. The commercial ionomer (Sustainion XB-7) exhibits a large dimensional change (156%) compared to the PFT-C10-TMA membrane (34%) at 80 °C in a 1 M KOH aqueous solution. Catalyst particles covered with a highly swollen ionomer are easily detached from a catalyst layer by the nonlinear mechanical stress. On the other hand, the PFT-C10-TMA ionomer has a high molecular weight (M w = 240000 g mol−1), low swelling degree, and well-entangled polymer chains, hence preventing leaching of the catalyst particles.

    In summary, this study demonstrates that MEAs using high M w and ether-free polyfluorene-based electrolytes with both high chemical and mechanical durability have excellent durability for AEMWE operations including constant and dynamic (start-stop voltage cycling) operations.

    Acknowledgement

    This presentation is based on results obtained from a project, JPNP14021, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

    References

    (1) S. Miyanishi and T. Yamaguchi, Polym. Chem., 2020, 11, 3812–3820.

    (2) R. Soni, S. Miyanishi, H. Kuroki, and T. Yamaguchi, ACS Appl. Energy Mater., 2021, 4, 1053–1058.



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2023-02422069mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2023-02422069mtgabs/pdf

  • Structural Effects on ORR Performances of Carbon-Free Connected Platinum–Cobalt Catalysts with Chemically Ordered Superlattice Structures

    Qiancheng Liao, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2023-02 ( 40 )   1959 - 1959   2023年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) have been considered as the promising next-generation energy-conversion technology, owing to their high energy efficiency and clean emissions. However, a sluggish oxygen reduction reaction (ORR) rate and the low durability of conventional catalysts in PEFCs limit the wider commercialization. To address these issues, our group has developed a carbon-free, connected Pt1–Fe1 catalyst with a porous hollow capsule structure. This catalyst comprises the nano-sized network formed by the connection of Pt1–Fe1 nanoparticles and exhibits an enhanced ORR specific activity (9 times higher than a commercial Pt/C) as well as excellent durability against start-stop operations due to the carbon-free structure.[1,2] However, during the load cycle operation, iron is dissolved from the catalyst, leading to the loss of ORR activity and the degradation of polymer electrolytes caused by the Fenton reaction.

    In this work, carbon-free and iron-free connected Ptx-Co1 catalysts with chemically ordered superlattice structures have been developed for the first time, as shown in Fig. 1(a). In addition, the metal compositions and chemically ordered (superlattice) degrees in the catalysts were controlled to investigate the structural effects on ORR activity and durability of the connected Ptx-Co1 catalysts.

    Herein, we employed the silica-coating method for the catalyst synthesis, which involves the combination of silica coating and high-temperature annealing. As shown in Fig. 1(b), the surface of the Ptx-Co1 nanoparticles/SiO2 sample was coated with thin silica layers to prevent the detachment of Ptx–Co1 nanoparticles from the SiO2 template as well as the large catalyst agglomeration and coalescence during the annealing process. We controlled the chemically ordered degrees of the connected Pt1–Co1 and Pt3–Co1 catalysts by using different annealing temperatures. The XRD patterns of the catalysts showed the peaks corresponding to L10 type and L12 type chemically ordered structures for the connected Pt1–Co1 and Pt3–Co1 catalysts annealed at 600°C, respectively. These two catalysts possessed ordered degrees (S) of ca. 50–60%. The TEM images of the connected Ptx–Co1 catalysts showed the formation of connected Ptx–Co1 nanonetwork and porous hollow capsule structures.

    The electrochemical measurements of ORR activity and durability were conducted in a 0.1 M HClO4 electrolyte solution. The connected Pt1–Co1 and Pt3–Co1 catalysts achieved 6- and 10-times higher ORR specific activities than that of Pt/C, respectively. Subsequently, the ORR activity and load cycle durability (0.6 V for 3 s Û 1.0 V for 3 s at 60 °C) of the connected Pt3–Co1 catalyst with different ordered degrees (S = 0%, 28%, and 58%) were evaluated. As the ordered degrees in the connected Pt3–Co1 catalysts were higher, the ORR specific activity was increased. Also, the retention of the specific activity of the ordered catalyst (S = 58%) was higher than that of the disordered catalyst (S = 0%) after 10,000 load cycles. The STEM-EDX line mapping results showed that 83% of the alloyed Co retained in the catalyst with a higher ordered degree even after 10000 load cycles, whereas the disordered and lower ordered catalysts retained lower Co ratios after the test, indicating the suppression effect of an ordered structure on metal dissolution. In addition, the L12 ordered Pt3–Co1 structure remained in the connected catalyst (S = 58%) after load cycle test, confirmed by the TEM diffraction analysis.

    In summary, we successfully developed the connected Ptx-Co1 catalysts with chemically ordered superlattice structures. In addition, we clarified the structural effects of metal composition and ordered degree in connected Ptx-Co1 catalysts on ORR activity and load cycle durability. These results provide useful guidelines for the design of advanced ORR catalysts towards high-performance PEFCs.

    Acknowledgement

    The part of this presentation is based on results obtained from a project, JPNP20003, commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

    References

    [1] Tamaki, T. Yamaguchi, T. et al., Energy Environ. Sci., 8, 3545–3549 (2015)

    [2] Kuroki, H., Yamaguchi, T. et al., ACS Appl. Nano Mater., 3, 9912–9923 (2020)



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2023-02401959mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2023-02401959mtgabs/pdf

  • Analysis of Oxidized Pt Species on a Connected Pt-Fe Catalyst with Enhanced Oxygen Reduction Activity Probed by Electrochemical XPS

    Hidenori Kuroki, Masashi Matsumoto, Takanori Tamaki, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   56 ( 1 )   2023年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/00219592.2023.2197946

    Web of Science

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  • Unveiled Performance of Iron-Based Phosphates as Precatalysts for Oxygen Evolution Electrocatalysis

    Yuuki Sugawara, Keigo Kamata, Aoi Matsuda, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   6 ( 15 )   7928 - 7934   2023年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acsaem.3c00997

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  • Machine learning-aided unraveling of the importance of structural features for the electrocatalytic oxygen evolution reaction on multimetal oxides based on their A-site metal configurations 招待 査読

    Yuuki Sugawara, Xiao Chen, Ryusei Higuchi, Takeo Yamaguchi

    Energy Advances   2 ( 9 )   1351 - 1356   2023年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Machine learning analysis revealed the importance of structural features involving A-site metals in AxByOz multimetal oxides for their OER activity.

    DOI: 10.1039/d3ya00238a

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  • High Temperature-Responsive Autonomous Reswelling Polymer Based on Dynamic Host–Guest (De)complexation of Cyclodextrin 査読

    Yuuki Sugawara, Toshiyuki Hirose, Susumu Kawauchi, Takeo Yamaguchi

    Macromolecules   56 ( 13 )   4823 - 4834   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acs.macromol.3c00672

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  • Anion Exchange Membrane Water Electrolyzers: An Overview 招待 査読

    Yuuki Sugawara, Sasidharan Sankar, Shoji Miyanishi, Rajith Illathvalappil, Pranav K. Gangadharan, Hidenori Kuroki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    Journal of Chemical Engineering of Japan   56 ( 1 )   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Informa UK Limited  

    DOI: 10.1080/00219592.2023.2210195

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  • Start–Stop Cyclic Durability Analysis of Membrane–Electrode Assemblies Using Polyflourene-Based Electrolytes for an Anion-Exchange Membrane Water Electrolyzer

    Sreekanth Narayanaru, Shoji Miyanishi, Hidenori Kuroki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ACS Sustainable Chemistry &amp; Engineering   11 ( 25 )   9295 - 9302   2023年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c07387

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  • Design of a highly sensitive and versatile membrane-based immunosensor using a Cu-free click reaction. 国際誌

    Hiroto Okuyama, Yukari Kodama, Kazuya Takemura, Hiroki Yamashita, Yuhei Oshiba, Takeo Yamaguchi

    Analytical methods : advancing methods and applications   15 ( 12 )   1494 - 1499   2023年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A highly sensitive immunosensor is developed using membrane pores as the recognition interface. In this sensor, a Cu-free click reaction is used to efficiently immobilize antibodies, and the sensor inhibits the adsorption of nonspecific proteins that degrade sensitivity. Furthermore, the sensor demonstrates rapid interleukin-6 detection in the picogram per milliliter range.

    DOI: 10.1039/d2ay02110b

    PubMed

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  • High-Performing Anion Exchange Membrane Water Electrolysis Using Self-Supported Metal Phosphide Anode Catalysts and an Ether-Free Aromatic Polyelectrolyte 査読

    Sasidharan Sankar, Soni Roby, Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Takanori Tamaki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ACS Sustainable Chemistry and Engineering   11 ( 3 )   854 - 865   2023年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c03663

    Scopus

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  • Three-dimensional porous metal phosphide cathode electrodes prepared via electroless galvanic modification for alkaline water electrolysis

    Sankar Sasidharan, Rajith Illathvalappil, S. Assa Aravindh, Hidenori Kuroki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    Sustainable Energy &amp; Fuels   7 ( 12 )   2830 - 2840   2023年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    Non platinum based metal phosphide cathode electrodes with a very low Ru loading for sustainable hydrogen generation and futuristic carbon free alkaline water electrolyzers.

    DOI: 10.1039/d3se00169e

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  • パラジウム触媒における電気化学的ギ酸塩酸化反応の解析

    松本 匡史, 今井 英人, 田巻 孝敬, 山口 猛央

    SPring-8/SACLA利用研究成果集   10 ( 6 )   540 - 544   2022年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益財団法人 高輝度光科学研究センター  

    ギ酸(ギ酸塩)を用いた燃料電池に使用される電極触媒開発のため、ギ酸(ギ酸塩)の酸化反応を解析する手法として、オペランド XAFS 適用の可能性について検討した。アルカリ型ギ酸塩燃料電池において効率が高いと期待されるパラジウム(Pd)系触媒に対して、Pd-K オペランド XAFS 測定を実施し、ギ酸塩の含まれない水溶液中、および、ギ酸塩が含まれる水溶液中で XANES スペクトルに差異が認められた。反応中間生成物、表面酸化物の生成とその相互作用が捉えられていると考えられ、オペランド XAFS が、Pd 上のギ酸反応メカニズムの解析に有効であることが確認できた。

    DOI: 10.18957/rr.10.6.540

    CiNii Research

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  • Development of a Potassium-Ion-Responsive Star Copolymer with Controlled Aggregation/Dispersion Transition 査読 国際誌

    Noriko Nakamura, Seiichi Ohta, Mariko Yamada, Yukimitsu Suzuki, Natsuko F. Inagaki, Takeo Yamaguchi, Taichi Ito

    ACS Omega   8 ( 1 )   1343 - 1352   2022年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)  

    Stimuli-responsive star polymers are promising functional materials whose aggregation, adhesion, and interaction with cells can be altered by applying suitable stimuli. Among several stimuli assessed, the potassium ion (K+), which is known to be captured by crown ethers, is of considerable interest because of the role it plays in the body. In this study, a K+-responsive star copolymer was developed using a polyglycerol (PG) core and grafted copolymer arms consisting of a thermo-responsive poly(N-isopropylacrylamide) unit, a metal ion-recognizing benzo-18-crown-6-acrylamide unit, and a photoluminescent fluorescein O-methacrylate unit. Via optimization of grafting density and copolymerization ratio of grafted arms, along with the use of hydrophilic hyperbranched core, microsized aggregates with a diameter of 5.5 μm were successfully formed in the absence of K+ ions without inducing severe sedimentation (the lower critical solution temperature (LCST) was 35.6 °C). In the presence of K+ ions, these aggregates dispersed due to the shift in LCST (47.2 °C at 160 mM K+), which further induced the activation of fluorescence that was quenched in the aggregated state. Furthermore, macrophage targeting based on the micron-sized aggregation state and subsequent fluorescence activation of the developed star copolymers in response to an increase in intracellular K+ concentration were performed as a potential K+ probe or K+-responsive drug delivery vehicle.

    DOI: 10.1021/acsomega.2c06763

    PubMed

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  • Performance and Stability of Membrane-Electrode Assemblies Using a Carbon-free Connected Pt-Fe Catalyst and Polyphenylene-Based Electrolytes for Direct Formate Anion-Exchange Membrane Fuel Cells 査読

    Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Takanori Tamaki, Sasidharan Sankar, Gopinathan M. Anilkumar, Masazumi Arao, Junichi Shimanuki, Masashi Matsumoto, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   5 ( 11 )   13176 - 13188   2022年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsaem.2c01067

    Web of Science

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  • Crystal Structure-Controlled Electrocatalysis on Iron-Based Oxides Toward Oxygen Evolution in Alkaline Media: Trend and Mechanism

    Yuuki Sugawara, Keigo Kamata, Satomi Ueno, Atsushi Ishikawa, Eri Hayashi, Mitsuru Itoh, Yosuke Hamasaki, Yoshitaka Tateyama, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   2022年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/MA2022-02441689mtgabs

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  • Selective Borohydride Oxidation Reactions of Zeolitic Imidazolate Framework-Derived Bimetallic Carbon Alloy Electrocatalysts for Alkaline Fuel Cell Applications

    Shijina Kottarathil, Sreekanth Narayanaru, Sreekuttan M. Unni, Takanori Tamaki, Hidenori Kuroki, Unnikrishnan Nair Saraswathy Hareesh, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   2022年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsaem.2c02133

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  • Comprehensive simulation to uncover the ideal properties of a hollow fiber forward osmosis membrane module for the seawater desalination process 査読

    Yuuki Sugawara, Seiichi Amamiya, Takeo Yamaguchi

    Desalination   538   115923 - 115923   2022年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.desal.2022.115923

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  • Degradation of 2,2’-Azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic Acid) in the Presence of Laccase

    Takanori Tamaki, Tomoharu Sugiyama, Takeo Yamaguchi

    Sensors and Materials   34 ( 8 )   3155 - 3155   2022年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:MYU K.K.  

    DOI: 10.18494/sam3905

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  • Low humidity dependence of proton conductivity in modified zirconium (IV)-hydroxy ethylidene diphosphonates

    Takaya Ogawa, Gopinathan M. Anilkumar, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    2022年6月

  • Numerical Modeling and Experiment of a Thin-Film Enzyme Electrode with an Enzyme Adsorption Experiment to Design High-Current-Density Biofuel Cells

    Takanori Tamaki, Ryutaro Nishigaya, Ryota Yamazaki, Takeo Yamaguchi

    Industrial & Engineering Chemistry Research   61 ( 13 )   4504 - 4513   2022年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.1c04210

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  • Issues of using inorganic proton conductor in the electrodes of polymer electrolyte fuel cells

    Takanori Tamaki, Hailin Wang, Takeo Yamaguchi

    International Journal of Hydrogen Energy   47 ( 33 )   15056 - 15064   2022年4月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.03.008

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  • A Trend in the Crystal Structures of Iron‐based Oxides and their Catalytic Efficiencies for the Oxygen Evolution Reaction in Alkaline

    Yuuki Sugawara, Satomi Ueno, Keigo Kamata, Takeo Yamaguchi

    ChemElectroChem   2022年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/celc.202101679

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  • Alkaline Formate Oxidation with Colloidal Palladium–Tin Alloy Nanocrystals

    Sankar Sasidharan, Assa Aravindh Sasikala Devi, Rajan Jose, Takanori Tamaki, Anilkumar M. Gopinathan, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   5 ( 1 )   266 - 277   2022年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsaem.1c02817

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  • Suitable acid groups and density in electrolytes to facilitate proton conduction. 国際誌

    Takaya Ogawa, Hidenori Ohashi, Gopinathan M Anilkumar, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    Physical chemistry chemical physics : PCCP   2021年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Proton conducting materials suffer from low proton conductivity under low-relative humidity (RH) conditions. Previously, it was reported that acid-acid interactions, where acids interact with each other at close distances, can facilitate proton conduction without water movement and are promising for overcoming this drawback [T. Ogawa, H. Ohashi, T. Tamaki and T. Yamaguchi, Chem. Phys. Lett., 2019, 731, 136627]. However, acid groups have not been compared to find a suitable acid group and density for the interaction, which is important to experimentally synthesize the material. Here, we performed ab initio calculations to identify acid groups and acid densities as a polymer design that effectively causes acid-acid interactions. The evaluation method employed parameters based on several different optimized coordination interactions of acids and water molecules. The results show that the order of the abilities of polymer electrolytes to readily induce acid-acid interactions is hydrocarbon-based phosphonated polymers > phosphonated aromatic hydrocarbon polymers > perfluorosulfonic acid polymers ≈ perfluorophosphonic acid polymers > sulfonated aromatic hydrocarbon polymers. The acid-acid interaction becomes stronger as the distance between acids decreases. The preferable distance between phosphonate moieties is within 13 Å.

    DOI: 10.1039/d1cp00718a

    PubMed

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  • A cobalt-manganese layered oxide/graphene composite as an outstanding oxygen evolution reaction electrocatalyst

    Hiroaki Kobayashi, Yuuki Sugawara, Takeo Yamaguchi, Itaru Honma

    CHEMICAL COMMUNICATIONS   2021年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d1cc03152j

    Web of Science

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  • Retention of activity and secondary structure of hyperthermophilic laccase adsorbed on carbon black

    Takanori Tamaki, Tomoharu Sugiyama, Yuhei Oshiba, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF PHYSICS-ENERGY   3 ( 3 )   2021年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1088/2515-7655/abe2f6

    Web of Science

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  • Numerical Modeling for Sensitive and Rapid Molecular Detection by Membrane-Based Immunosensors

    Hiroto Okuyama, Takanori Tamaki, Yuhei Oshiba, Hiroshi Ueda, Takeo Yamaguchi

    ANALYTICAL CHEMISTRY   93 ( 19 )   7210 - 7219   2021年5月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.analchem.1c00250

    Web of Science

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  • Efficient Oxygen Evolution Electrocatalysis on CaFe2O4 and Its Reaction Mechanism

    Yuuki Sugawara, Keigo Kamata, Atsushi Ishikawa, Yoshitaka Tateyama, Takeo Yamaguchi

    ACS APPLIED ENERGY MATERIALS   4 ( 4 )   3057 - 3066   2021年4月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsaem.0c02710

    Web of Science

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  • Metal oxide electrocatalyst support for carbon-free durable electrodes with excellent corrosion resistance at high potential conditions

    Yuuki Sugawara, Takuya Hihara, Gopinathan M. Anilkumar, Keigo Kamata, Takeo Yamaguchi

    SUSTAINABLE ENERGY & FUELS   5 ( 5 )   1374 - 1378   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/d0se01295e

    Web of Science

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  • Pure Water Solid Alkaline Water Electrolyzer Using Fully Aromatic and High-Molecular-Weight Poly(fluorene- alt-tetrafluorophenylene)-trimethyl Ammonium Anion Exchange Membranes and Ionomers

    Roby Soni, Shoji Miyanishi, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   4 ( 2 )   1053 - 1058   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acsaem.0c01938

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  • Precise surface modification of porous membranes with well-defined zwitterionic polymer for antifouling applications

    Yuhei Oshiba, Yusuke Harada, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   619   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.memsci.2020.118772

    Web of Science

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  • Comprehensive Structural Descriptor for Electrocatalytic Oxygen Evolution Activities of Iron Oxides

    Yuuki Sugawara, Keigo Kamata, Eri Hayashi, Mitsuru Itoh, Yosuke Hamasaki, Takeo Yamaguchi

    ChemElectroChem   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:John Wiley and Sons Inc  

    DOI: 10.1002/celc.202101235

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  • An enhanced electrochemical CO2 reduction reaction on the SnOx–PdO surface of SnPd nanoparticles decorated on N-doped carbon fibers 査読

    Sreekanth Narayanaru, Gopinathan M. Anilkumar, Masaki Ito, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    Catalysis Science & Technology   11 ( 1 )   143 - 151   2021年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/D0CY01437K

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  • Carbon-Free Connected Ir-Ru Nanoparticle Catalysts for Polymer-Electrolyte Water Electrolysis

    Yoshiyuki Sugita, Takanori Tamaki, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2020-02 ( 38 )   2474 - 2474   2020年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Oxygen evolution reaction (OER) catalysts for polymer-electrolyte water electrolysis (PEWE) requires a high Ir loading of 1–4 mg cm−2 because a carbon support cannot be used for a PEWE anode where a highly oxidizing potential is applied and most supports including carbon are corroded. Connected nanoparticle catalysts showing electron conductivity and a high surface area without any conducting supports due to the formation of electron-conducting networks. Thus, the connected nanoparticles catalysts (Fig. 1 (A)) are promising for OER. Previously, we have developed connected Ir nanoparticle catalysts coated onto silica with high density for OER in PEWE.[1]

    In this study, we proposed connected Ir-Ru nanoparticle catalysts for OER in PEWE because the alloy of Ir and Ru shows high OER activity in the research of nanoparticle catalysts on conducting supports [2–3]. The catalysts were synthesized as follows. First, connected Ir-Ru nanoparticles were synthesized onto silica template (PDDA/SiO2) with high density via polyol method using tetraethylene glycol as the reducing agent, and Ru(III) acetylacetonate and Ir(III) acetylacetonate as the metallic precursors (connected Ir-Ru/SiO2). Then, silica was coated onto connected Ir-Ru/SiO2 using tetraethyl orthosilicate and ammonia aqueous in ethanol by stirring for 6 hours at room temperature. After silica coating, these nanoparticles were treated in supercritical ethanol at 280–450 ºC for 60–90 min. Dissolution of SiO2 in 3 M NaOH solution at 85ºC for 3 h made porous hollow structure (connected Ir-Ru capsule). OER performance was evaluated by electrochemical measurement in 0.1 M HClO4 solution. Membrane electrode assemblies (MEAs) were prepared by CCM method using connected nanoparticle catalysts as the anode catalyst, Pt/C as the cathode catalyst and Nafion® membrane as the electrolyte membrane as shown previously. The Ir loading of the MEAs was below 1 mg cm−2, while the Pt loading was 0.3 mg cm−2. Water electrolysis and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were performed at 80 °C with circulating water in the anode flow channel.

    Fig. 1 (B) shows TEM image of connected Ir-Ru capsule. Capsule and networks structure of each catalyst were observed by TEM images. Fig. 1 (C) shows OER curves of connected Ir and Ir-Ru catalysts. All synthesized catalysts showed higher OER activity than commercial catalyst. Among them, connected Ir-Ru/SiO2 had the highest OER activity, although both Ir-Ru catalysts showed lower onset potential than Ir catalysts. Water electrolysis performance of the MEA using connected Ir-Ru/SiO2 was higher than that of the MEA using connected Ir/SiO2, as shown in Fig 1 (D).

    In conclusion, we successfully synthesized connected Ir and Ir-Ru nanoparticle catalysts. Among them, connected Ir-Ru/SiO2 showed the highest OER activity and water electrolysis performance. The results showed that connected Ir-Ru nanoparticle catalysts are promising as carbon-free catalysts for water electrolysis.

    Acknowledgement

    Part of this presentation is based on results obtained from a project commissioned by the New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO).

    [1] Y. Sugita, T. Tamaki, H. Kuroki and T. Yamaguchi, Nanoscale Adv., 2, 171 (2020).

    [2] T. Audichon, B. Guenot, S. Baranton, M. Cretin, C. Lamy and C. Coutanceau, Appl. Catal. B Environ., 200, 493 (2017).

    [3] R. V. Genova-Koleva, F. Alcaide, G. Álvarez, P. L. Cabot, H.-J. Grande, M. V. Martínez-Huerta and O. Miguel, J. Energy Chem., 34, 227 (2019).



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2020-02382474mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2020-02382474mtgabs/pdf

  • Carbon-Free Connected Platinum–Iron Catalysts with Enhanced Chemically Ordered Structures As Durable Oxygen Reduction Electrocatalysts for PEFCs

    Hidenori Kuroki, Yu Imura, Ryosuke Fujita, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2020-02 ( 36 )   2316 - 2316   2020年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    To realize the widespread uses of polymer electrolyte fuel cells (PEFCs), the improvement of the activity and durability of Pt-based electrocatalysts for oxygen reduction reaction (ORR) is essential. In our group, a carbon-free connected Pt–Fe catalyst with a porous hollow capsule structure has been developed. [1–3] This catalyst consists of a nanosized beaded network by the connection of Pt–Fe nanoparticles. The beaded metal network is electrically conductive, enabling the removal of carbon supports form a catalyst layer. The carbon-free cathode catalyst layer using a connected Pt–Fe catalyst exhibits high durability against start/stop cycles, because of the elimination of carbon corrosion problems. In addition, the ORR specific activity of a connected Pt–Fe catalyst is about 9 times higher than that of a commercial Pt nanoparticle catalyst supported on carbon black (Pt/C). Thus, a connected Pt–Fe catalyst provides a high ORR activity and excellent start/stop durability. On the other hand, the dissolution of catalyst metals during a load cycle operation is one of critical issues for Pt-based ORR catalysts. Our previous studies using Pt-alloy nanoparticle catalysts on carbon black demonstrate that chemical ordered (superlattice) structures improve load cycle durability due to the suppression of metal dissolution. [4–8] Therefore, as shown in Figure 1A, this study developed a carbon-free connected Pt–Fe catalyst with a high chemical ordering structure to achieve high durability against both start/stop and load cycle operations.

    In this study, we proposed a new synthesis method using the combination of a SiO2 coating and an annealing treatment (Figure 1B) to control chemically-ordered (face centered tetragonal: fct) structures in a connected Pt–Fe catalyst. The SiO2 layer coated on catalyst surfaces prevents the detachment of Pt–Fe nanoparticles and the large catalyst agglomeration and coalescence during the high-temperature annealing. Using this method, the connected Pt–Fe catalyst having a nano-sized network and a high fct degree (70–80%) was successfully prepared. This catalyst exhibited ca. ten times higher ORR specific activity, compared with that of the Pt/C. Furthermore, as shown in Fig. 1C, the connected Pt–Fe catalyst with the high fct degree (76%) showed the higher retention of the ORR specific activity after 10000 load cycles (0.6 V for 3 s and 1.0 V for 3 s in N2-saturated 0.1 M HClO4 solution at 60 °C), compared to the catalyst with the low fct degree (47%). The results of the STEM-EDX line mapping indicated that a highly ordered fct structure greatly contributes to the suppression of metal dissolution from the catalyst.

    This study demonstrated, for the first time, the synthesis method as shown in Figure 1B to prepare a connected Pt–Fe catalyst with a nanosized network and a high chemical ordering structure. The carbon-free connected Pt–Fe catalyst with an enhanced chemically ordered structure exhibited a high ORR activity as well as improved durability against both start/stop and load cycle operations. The results obtained in this study provide useful guidelines for the design of high-performance ORR catalysts for PEFCs.

    Acknowledgements

    This work was financially supported by Kanagawa Institute of Industrial Science and Technology (KISTEC) and Core Research for Evolutionary Science and Technology at the Japan Science and Technology Agency (JST-CREST, JPMJCR1543).

    References

    [1] T. Tamaki, H. Kuroki, T. Yamaguchi et al., Energy Environ. Sci., 8, 3545–3549 (2015).

    [2] H. Kuroki, T. Tamaki, and T. Yamaguchi, J. Electrochem. Soc., 163(8), F927–F932 (2016).

    [3] H. Kuroki, T. Tamaki, T. Yamaguchi et al., ACS Appl. Energy Mater., 1(2), 324–330 (2018).

    [4] B. Arumugam, T. Tamaki, T. Yamaguchi et al., RSC Adv., 4, 27510–27517 (2014).

    [5] T. Tamaki, T. Yamaguchi et al., J. Power Sources, 271, 346–353 (2014).

    [6] B. Arumugam, T. Tamaki, T. Yamaguchi, ACS Appl. Mater. Interfaces, 4, 27510–27517 (2015).

    [7] H. Kuroki, T. Tamaki, T. Yamaguchi et al., Ind. Eng. Chem. Res., 55, 11458–11466 (2016).

    [8] T. Tamaki, H. Kuroki, T. Yamaguchi et al., J. Appl. Electrochem., 48, 773–782 (2018).



    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2020-02362316mtgabs

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2020-02362316mtgabs/pdf

  • Effect of Metal Coordination Fashion on Oxygen Electrocatalysis of Cobalt-Manganese Oxides

    Yuuki Sugawara, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma, Takeo Yamaguchi

    ACS OMEGA   5 ( 45 )   29388 - 29397   2020年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsomega.0c04254

    Web of Science

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  • Carbon-Free Platinum–Iron Nanonetworks with Chemically Ordered Structures as Durable Oxygen Reduction Electrocatalysts for Polymer Electrolyte Fuel Cells 査読

    Hidenori Kuroki, Yu Imura, Ryosuke Fujita, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Nano Materials   3 ( 10 )   9912 - 9923   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsanm.0c01962

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  • Highly conductive mechanically robust high M wpolyfluorene anion exchange membrane for alkaline fuel cell and water electrolysis application

    Shoji Miyanishi, Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi, Takeo Yamaguchi

    Polymer Chemistry   11 ( 23 )   3812 - 3820   2020年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/d0py00334d

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  • Tuning Palladium Nickel Phosphide toward Efficient Oxygen Evolution Performance 査読

    Sasidharan Sankar, Yuuki Sugawara, S. Assa Aravindh, Rajan Jose, Takanori Tamaki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   3 ( 1 )   879 - 888   2020年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsaem.9b01996

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  • Connected iridium nanoparticle catalysts coated onto silica with high density for oxygen evolution in polymer electrolyte water electrolysis 査読

    Yoshiyuki Sugita, Takanori Tamaki, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    Nanoscale Advances   2 ( 1 )   171 - 175   2020年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/C9NA00568D

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  • Autonomous Shrinking/Swelling Phenomenon Driven by Macromolecular Interchain Cross-Linking via β-Cyclodextrin-Triazole Complexation

    Yuuki Sugawara, Toshiki Takei, Hidenori Ohashi, Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    Macromolecules   52 ( 22 )   8551 - 8562   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.macromol.9b01627

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  • Chemical durability of thin pore-filling membrane in open-circuit voltage hold test 査読

    Oshiba, Yuhei, Kosaka, Megumu, Yamaguchi, Takeo

    INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY   44 ( 54 )   28996 - 29001   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.09.143

    Web of Science

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  • Flow-Based Immunosensing Using the Pore Channel of a Porous Membrane As a Reaction Space 査読

    Okuyama, Hiroto, Oshiba, Yuhei, Yamaguchi, Takeo

    ANALYTICAL CHEMISTRY   91 ( 22 )   14178 - 14182   2019年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.analchem.9b02489

    Web of Science

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  • Catalyst Slurry Preparation Using a Hydrodynamic Cavitation Dispersion Method for Polymer Electrolyte Fuel Cells

    Hidenori Kuroki, Keiichiro Onishi, Keiichi Asami, Takeo Yamaguchi

    Industrial and Engineering Chemistry Research   58 ( 42 )   19545 - 19550   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.9b02111

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  • Binary Pd−Ni Nanoalloy Particles over Carbon Support with Superior Alkaline Formate Fuel Electrooxidation Performance

    Sasidharan Sankar, Gopinathan M. Anilkumar, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ChemCatChem   11 ( 19 )   4731 - 4737   2019年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/cctc.201900960

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    その他リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1002/cctc.201900960

  • Highly stable membrane–electrode assembly using ether-linkage-free spirobifluorene-based aromatic polyelectrolytes for direct formate solid alkaline fuel cells 査読

    Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Ayaka Sakakibara, Yuhei Oshiba, Takeo Yamaguchi

    Journal of Power Sources   438   226997   2019年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2019.226997

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  • Proton diffusion facilitated by indirect interactions between proton donors through several hydrogen bonds 査読

    Takaya Ogawa, Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, T. Yamaguchi

    Chemical Physics Letters   731   136627 - 136627   2019年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.cplett.2019.136627

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  • Necessity of hydrogen society using renewable energies and electrocatalyst technologies for fuel cells

    Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    Journal of the Society of Powder Technology, Japan   56 ( 3 )   100 - 108   2019年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Society of Powder Technology  

    DOI: 10.4164/sptj.56.100

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  • Extremely Active Hydrogen Evolution Catalyst Electrochemically Generated from a Ruthenium-Based Perovskite-Type Precursor

    Yuuki Sugawara, Keigo Kamata, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   2 ( 2 )   956 - 960   2019年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsaem.8b01525

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  • Electro-oxidation competency of palladium nanocatalysts over ceria–carbon composite supports during alkaline ethylene glycol oxidation 査読

    Sasidharan Sankar, Naoto Watanabe, Gopinathan M. Anilkumar, Balagopal N. Nair, Sailaja G. Sivakamiammal, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    Catalysis Science & Technology   9 ( 2 )   493 - 501   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry ({RSC})  

    DOI: 10.1039/C8CY02232A

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  • Highly durable spirobifluorene-based aromatic anion conducting polymer for a solid ionomer of alkaline fuel cells and water electrolysis cells

    Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    Journal of Materials Chemistry A   7 ( 5 )   2219 - 2224   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/c8ta08400a

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  • Effect of a Sulfonated Benzothiadiazole Unit on the Morphology and Ion Conduction Behavior of a Polymer Electrolyte Membrane

    Shuntaro Amari, Shinji Ando, Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    Industrial and Engineering Chemistry Research   57 ( 47 )   16095 - 16102   2018年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.8b02446

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  • Thin pore-filling membrane with highly packed-acid structure for high temperature and low humidity operating polymer electrolyte fuel cells 査読

    Yuhei Oshiba, Jin Tomatsu, Takeo Yamaguchi

    Journal of Power Sources   394   67 - 73   2018年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2018.05.013

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  • Cobalt-Modified Palladium Bimetallic Catalyst: A Multifunctional Electrocatalyst with Enhanced Efficiency and Stability toward the Oxidation of Ethanol and Formate in Alkaline Medium 査読

    Sasidharan Sankar, Gopinathan M. Anilkumar, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   2018年8月

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    出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsaem.8b00790

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  • Carbon-Free Connected Ru, Ir Based Nanoparticle Catalysts for Polymer-Electrolyte Water Electrolysis

    Yoshiyuki Sugita, Takanori Tamaki, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2018-02 ( 58 )   2108 - 2108   2018年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Oxygen evolution reaction (OER) catalysts for polymer-electrolyte water electrolysis (PEWE) suffered from their low surface area because carbon support cannot be used for OER operating at high potential. Connecting metal nanoparticles enable catalysts to conduct electrons through nanoparticle networks without any support materials while keeping their high surface area. Thus, connected nanoparticle catalysts (Fig. 1 (A)) are promising for OER. Previously, we have developed connected Pt-Fe nanoparticle catalysts with hollow capsule structure for oxygen reduction reaction (ORR) in polymer electrolyte fuel cells (PEFCs).[1]

    In this study, we proposed Ru and Ir nanoparticle catalysts for OER in water electrolysis because Ru and Ir have high OER activity. Ru and Ir nanoparticle catalysts were synthesized as follows. First, Ru and Ir nanoparticles were synthesized on silica template (PDDA/SiO2) via polyol method using tetraethylene glycol as reducing agent and Ru(III) acetylacetonate or Ir(III) acetylacetonate as the metallic precursors (M/PDDA/SiO2, M is Ru or Ir). Then, these nanoparticles were treated in supercritical ethanol at 330ºC for 90 min (Ru) or 60 min (Ir) (sc-M/SiO2). Dissolution of SiO2 in 3 M NaOH solution at 85ºC for 3 h made porous hollow structure (M capsule). OER performance were evaluated by electrochemical measurement in 0.1 M HClO4 solution.

    Fig. 1 (B) shows TEM image of Ir capsule. Capsule and networks structure of each catalysts were observed by TEM images. All Ru catalysts inactivated for OER at the first CV cycle. OER activity of Ru/PDDA/SiO2 did not improve by heat oxidation treatment in air at 400ºC. Fig. 1 (C) shows OER curves of Ir catalysts. All Ir catalysts showed stable OER. Among them, Ir/PDDA/SiO2 had the highest OER activity. Mass activity at 1.48 V of Ir/PDDA/SiO2 was higher than RuO2 [2], IrO2 [2] and Ir/C­[3] in previous reports as shown in Fig.1 (D). Heat treatment of Ir/PDDA/SiO2 at 200ºC further improved.

    In conclusion, we successfully synthesized connected Ru and Ir nanoparticle catalysts. Among them, Ir/PDDA/SiO2 showed the highest OER activity and the activity was further improved by heat oxidation treatment. The results showed that connected Ir nanoparticle catalysts are promising as carbon-free catalysts for water electrolysis.

    [1] T. Tamaki, H. Kuroki, T. Yamaguchi et al., Energy Environ. Sci., 8, 3545-3549 (2015).

    [2] Y. Lee et al., J. Phys. Chem. Lett., 3, 399-404 (2012).

    [3] HN. Nong et al., Chem. Sci., 5, 2955-2963 (2014).





    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2018-02/58/2108

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2018-02/58/2108/pdf

  • Highly-Durable Membrane Electrode Assembly for Direct Formate Solid Alkaline Fuel Cells

    Hidenori Kuroki, Shoji Miyanishi, Ayaka Sakakibara, Takanori Tamaki, Sanker Sasidharan, Gopinathan M Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2018-02 ( 45 )   1586 - 1586   2018年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Solid alkaline fuel cells (SAFCs) have attracted much attention as next-generation energy conversion electrochemical devices. Despite numerous advantages of SAFCs including the usages of various type catalysts and liquid fuels with high energy density, the practical applications of these devices are limited because of the drastic decrease in the cell performance during the high temperature operation under alkaline condition. This low performance of the device is mainly attributed to the severe degradation of membrane-electrode assembly (MEA). Therefore, the development of a durable and stable MEA is critical to improve the cell performances and stabilities in this system.

    Here we report the development of highly-durable MEA using a new carbon-free cathode catalyst and an aromatic polyelectrolytes without an ether linkage. As shown in Fig. 1A-a, the carbon-free catalyst consists of a nanosized beaded network formed by the connection of Pt–Fe nanoparticles.[1–3] The beaded metal network is electrically conductive, enabling the removal of carbon supports from catalyst layer. Hence, carbon corrosion problems can be avoided, leading to high durability against the cyclic start-stop operation of the system.

    We successfully demonstrated the high durability of this carbon-free catalyst in alkaline electrolyte solution. In addition, the specific activity of a connected Pt–Fe catalyst for oxygen-reduction-reaction (ORR) is about five times higher than that of a commercial Pt-nanoparticle catalyst supported on carbon black.

    Fig. 1A-b represents the chemical structure of new spirobifluorene-based aromatic ionomer with no ether-linkage. This anion-conductive ionomer exhibited high alkaline and oxidative durability because the backbone did not contain ether linkages, heteroatoms, and benzylic C–H bonds. It was also demonstrated that the thin-layer coating (&lt; 1 μm) of spirobifluorene-based ionomer on the anion-exchange membrane (Fig. 1A-c) improved alkaline and oxidative stability, and suppressed the permeability of potassium formate (HCOOK) as fuel.

    We fabricated the MEA using the in-house made durable catalyst and membrane material, i.e., the carbon-free connected Pt–Fe catalyst, spirobifluorene-based ionomer, and anion conductive pore-filling membrane with durable thin layer. The in-house made MEA, operated at a high temperature of 80 °C, exhibited high power density of 220 mW cm−2 and high open circuit voltage of about 1.0 V (Fig. 1B), here, a mixture of aqueous solutions of 4M HCOOK and 2 M KOH was used as the fuel. Further, more importantly, the high performance of the MEA retained even after the operation at 80 °C and 0.2 A cm−2 for 150 h. Therefore, for the first time, we demonstrated a highly durable and stable MEA in alkaline medium for the direct formate SAFCs.

    [1] T. Tamaki, H. Kuroki, S. Ogura, T. Fuchigami, Y. Kitamoto, and T. Yamaguchi, Energy Environ. Sci., 8, 3545–3549 (2015).

    [2] H. Kuroki, T. Tamaki, and T. Yamaguchi, J. Electrochem. Soc., 163(8), F927–F932 (2016).

    [3] H. Kuroki, T. Tamaki, M. Matsumoto, M. Arao, Y. Takahashi, H. Imai, Y. Kitamoto, and T. Yamaguchi, ACS Appl. Energy Mater., 1(2), 324–330 (2018).





    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2018-02/45/1586

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2018-02/45/1586/pdf

  • Evaluation of performance and durability of platinum-iron-copper with L1(0) ordered face-centered tetragonal structure as cathode catalysts in polymer electrolyte fuel cells 査読

    Tamaki Takanori, Koshiishi Akari, Sugawara Yuuki, Kuroki Hidenori, Oshiba Yuhei, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF APPLIED ELECTROCHEMISTRY   48 ( 7 )   773 - 782   2018年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1007/s10800-018-1193-3

    Web of Science

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  • Refined Structural Analysis of Connected Platinum–Iron Nanoparticle Catalysts with Enhanced Oxygen Reduction Activity 査読

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Masashi Matsumoto, Masazumi Arao, Yohei Takahashi, Hideto Imai, Yoshitaka Kitamoto, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Energy Materials   1 ( 2 )   324   2018年2月

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    出版者・発行元:American Chemical Society ({ACS})  

    DOI: 10.1021/acsaem.7b00295

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  • Development of a novel durable aromatic anion exchange membrane using a thermally convertible precursor

    Hafis P. R. Graha, Shinji Ando, Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    Chemical Communications   54 ( 77 )   10820 - 10823   2018年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/c8cc05371e

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    PubMed

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  • Control of Target Molecular Recognition in a Small Pore Space with Biomolecule-Recognition Gating Membrane 査読

    Hiroto Okuyama, Yuhei Oshiba, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    Small   1702267   1 - 5   2017年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/smll.201702267

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  • Novel aromatic proton exchange membranes based on thiazolothiazole units

    Shuntaro Amari, Shinji Ando, Takeo Yamaguchi

    Polymer Journal   49 ( 11 )   745 - 749   2017年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature Publishing Group  

    DOI: 10.1038/pj.2017.47

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  • Structural Control of Carbon-Free Catalyst Layer Using Connected Platinum-Iron Nanoparticle Catalyst for Improved Mass-Transport in Polymer Electrolyte Fuel Cells

    Hidenori Kuroki, Vishal Dhavale, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2017-02 ( 35 )   1561 - 1561   2017年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    We have developed the connected platinum-iron (PtFe) nanoparticle catalyst with a porous hollow capsule structure as a carbon-free catalyst-layer material for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs). [1,2] As shown in Fig. 1A, this catalyst consists of a nanosized beaded network by the fusion of PtFe nanoparticles with a crystallite size of 6~7 nm and an L10type chemically-ordered (face centered tetragonal) structure. The beaded metal network is electrically conductive, enabling the removal of carbon supports form a catalyst layer. The carbon-free cathode catalyst layer using a connected PtFe catalyst exhibits high durability against start-stop cycles, because of elimination of carbon corrosion problems. In addition, the specific activity of a connected PtFe catalyst for oxygen-reduction-reaction (ORR) is about 9 times enhanced, compared with that of a commercial Pt-nanoparticle catalyst supported on carbon black (Pt/C). On the other hand, inside a cathode catalyst layer, complex phenomena occur during a fuel-cell operation, such as ORR on catalyst surface, diffusion of oxygen molecules, proton conduction via ionomers, etc. Thus, a high performance of PEFC requires not only high ORR activity and stability but also lower resistance of oxygen mass transport.

    In this study, the following structural effects on fuel-cell performances for the carbon-free catalyst layers using connected PtFe catalysts were investigated; (i) inner-space in hollow capsule, and (ii) inter-space between capsules (Fig. 1B). The effect of inner-space in hollow capsule was discussed by the comparison of the connected PtFe catalysts with hollow structure or on solid (silica) support. The inter-space between capsules was controlled by the use of different capsule sizes (capsule size = 300 nm, or 500 nm in diameter). The electrochemical analyses of the prepared catalyst layers revealed that the hollow structure and the enlargement of inter-space between capsules improved the IV performance, especially at the high current density region, implying an improved oxygen mass-transport due to a sufficient space for oxygen diffusion in the catalyst layer and/or effective removal of liquid water from the catalyst layer. Moreover, in this study, the structural effect of gas-diffusion layer on fuel-cell performances was also investigated. It was found that the gas diffusion layer with higher gas permeability would facilitate the removal of liquid water from the capsule catalyst layer, resulting in a lower oxygen-transport resistance. In this presentation, by means of structural and electrochemical analyses of the capsule catalyst layers, the relationship between the catalyst-layer nanostructures and the fuel-cell performances will be discussed in details. The knowledge obtained in this study will provide new insights into the design of a carbon-free catalyst layer to achieve an enhanced PEFC performance.

    [1] T. Tamaki, H. Kuroki, S. Ogura, T. Fuchigami, Y. Kitamoto, and T. Yamaguchi, Energy Environ. Sci., 8, 3545-3549 (2015).

    [2] H. Kuroki, T. Tamaki, and T. Yamaguchi, J. Electrochem. Soc., 163(8), F927-F932 (2016).





    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2017-02/35/1561

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2017-02/35/1561/pdf

  • Improvement in the solid-state alkaline fuel cell performance through efficient water management strategies 査読

    Oshiba Yuhei, Hiura Junya, Suzuki Yuto, Yamaguchi Takeo

    Journal of Power Sources   345   221 - 226   2017年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2017.01.111

    Web of Science

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  • Proton Conductivity of Organic-Inorganic Electrolyte for Polymer Electrolyte Fuel Cell 査読

    Takaya Ogawa, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    CHEMISTRY LETTERS   46 ( 2 )   204 - 206   2017年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1246/cl.160935

    Web of Science

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  • Direct synthesis of a carbon nanotube interpenetrated doped porous carbon alloy as a durable Pt-free electrocatalyst for the oxygen reduction reaction in an alkaline medium

    Sreekuttan M. Unni, Gopinathan M. Anilkumar, Masashi Matsumoto, Takanori Tamaki, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    Sustainable Energy & Fuels   1 ( 7 )   1524 - 1532   2017年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry (RSC)  

    <p>The carbon nanotube interpenetrated porous doped carbon alloy derived from trimetallic ZIF displays excellent oxygen reduction activity in alkaline media.</p>

    DOI: 10.1039/c7se00249a

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  • Communication-Acid-Treated Nickel-Rich Platinum-Nickel Alloys for Oxygen Reduction and Methanol Oxidation Reactions in Alkaline Media 査読

    Takanori Tamaki, Yusuke Yamada, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY   164 ( 7 )   F858 - F860   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/2.1611707jes

    Web of Science

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  • Graphene Oxide Sheathed ZIF-8 Microcrystals: Engineered Precursors of Nitrogen-Doped Porous Carbon for Efficient Oxygen Reduction Reaction (ORR) Electrocatalysis

    Minju Thomas, Rajith Illathvalappil, Sreekumar Kurungot, Balagopal N. Nair, Abdul Azeez Peer Mohamed, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi, U. S. Hareesh

    ACS Applied Materials and Interfaces   8 ( 43 )   29373 - 29382   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acsami.6b06979

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  • Platinum-Iron-Nickel Trimetallic Catalyst with Superlattice Structure for Enhanced Oxygen Reduction Activity and Durability 査読

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Masashi Matsumoto, Masazumi Arao, Kei Kubobuchi, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH   55 ( 44 )   11458 - 11466   2016年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.6b02298

    Web of Science

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  • Structural Effects on Oxygen Reduction Activity of Carbon-Free Connected Platinum-Iron Nanoparticle Catalysts

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Shiho Nakanishi, Masashi Matsumoto, Kei Kubobuchi, Masazumi Arao, Hideto Imai, Yoshitaka Kitamoto, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2016-02 ( 38 )   2383 - 2383   2016年9月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    We developed connected carbon-free platinum-iron (PtFe) nanoparticle catalysts with porous hollow capsule structure (Fig. 1) as oxygen-reduction-reaction (ORR) electrocatalysts for polymer electrolyte fuel cells (PEFCs).[1] This catalysts consist of a beaded network by connected PtFe nanoparticles with a crystallite size of 6~7 nm and a chemically-ordered (face centered tetragonal) superlattice structure. The beaded network is electrically conductive; thus, carbon-supports can be removed from catalyst layers in PEFCs. We have demonstrated that an MEA prepared using a carbon-free cathode of connected PtFe-nanoparticle catalysts was highly durable against start-up/shut-down operations because of the elimination of carbon-corrosion problems. Moreover, an ORR specific activity of a connected PtFe catalyst is about 9 times higher than that of a commercial Pt-nanoparticle catalyst supported on carbon black (Pt/C).

    In this study, the structural effects of a connected PtFe catalyst on an ORR activity were investigated in order to elucidate the factors of its high ORR activity. Note that the connected PtFe catalyst exhibited about twice higher ORR specific activity than the PtFe-nanoparticle catalyst (just nanoparticles without any connection between them) on carbon black. In addition, the ORR specific activity of the connected PtFe nanoparticles with hollow structure (with no supports) was 1.5 times higher than that of the connected PtFe nanoparticles on the electroconductive carbon support. These results indicate that the unique structures of connected nanoparticle catalysts, such as connected beaded network and hollow structure, enhance an ORR activity.

    We also have performed the refined structural analyses of a connected PtFe catalyst by using in-situ X-ray absorption spectroscopy (XAS) combined with Rietveld structure refinement with powder X-ray diffraction data, and spherical aberration corrected scanning transmission electron microscope (Cs-corrected STEM). The in-situ XAS analysis disclosed shorter Pt‒Pt bond distance and more Pt 5d vacancy of the connected PtFe catalyst compared with the commercial Pt/C. In addition, the Cs-corrected STEM observations revealed that the beaded network formed by connected PtFe nanoparticles possessed polycrystalline structure. In this presentation, the effects of the geometric and electronic structures of a connected PtFe catalyst on an ORR activity will be discussed in details. The knowledge obtained in this study provides guidelines for the design of ORR catalysts with enhanced ORR activities to achieve a high performance PEFC.

    [1] T. Tamaki, H. Kuroki, S. Ogura, T. Fuchigami, Y. Kitamoto, and T. Yamaguchi, “Connected nanoparticle catalysts possessing a porous, hollow capsule structure as carbon-free electrocatalysts for oxygen reduction in polymer electrolyte fuel cells”, Energy Environ. Sci., 2015, 8, 3545-3549.





    Figure 1

    <p></p>

    DOI: 10.1149/ma2016-02/38/2383

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2016-02/38/2383/pdf

  • Discrete Self-Assembly and Functionality of Guest Molecules in an Organic Framework

    Shinji Ando, Takanori Fukushima, Takeo Yamaguchi

    Chemistry of Materials   28 ( 16 )   5847 - 5854   2016年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b02230

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  • Correlation between Activity and Molecular Structure around the Active Center of Cytochrome P450cam Conjugates 査読

    Oshiba, Yuhei, Tamaki, Takanori, Ohashi, Hidenori, Hirakawa, Hidehiko, Yamaguchi, Satoshi, Nagamune, Teruyuki, Yamaguchi, Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   49 ( 5 )   475 - 480   2016年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1252/jcej.15we136

    Web of Science

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  • Response Sensitivity of a Gating Membrane Related to Grafted Polymer Characteristics

    Hidenori Ohashi, Xueqin Chi, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    Industrial and Engineering Chemistry Research   55 ( 6 )   1575 - 1581   2016年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acs.iecr.5b04332

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  • Nanostructural Control and Performance Analysis of Carbon-Free Catalyst Layers Using Nanoparticle-Connected Hollow Capsules for PEFCs 査読

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY   163 ( 8 )   F927 - F932   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/2.0971608jes

    Web of Science

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  • Development of novel polymer electrolyte membranes based on a benzothiadiazole unit 査読

    Shuntaro Amari, Shinji Ando, Takeo Yamaguchi

    RSC Advances   6 ( 101 )   99433 - 99436   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/c6ra20784g

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  • PtFe Porous Hollow Nanocapsule Electrocatalysts with Remarkably Enhanced Oxygen Reduction Activity 査読

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Yoshitaka Kitamoto, Takeo Yamaguchi

    2015年10月

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  • Beneficial Role of Copper in the Enhancement of Durability of Ordered Intermetallic PtFeCu Catalyst for Electrocatalytic Oxygen Reduction 査読

    Balamurugan Arumugam, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES   7 ( 30 )   16311 - 16321   2015年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/acsami.5b03137

    Web of Science

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  • Aniosotropically organized LDH on PVDF: A geometrically templated electrospun substrate for advanced anion conducting membranes

    G. S. Sailaja, Peilin Zhang, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ACS Applied Materials and Interfaces   7 ( 12 )   6397 - 6401   2015年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/acsami.5b00532

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    PubMed

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  • Enhanced Electroreduction of Oxygen and Stripping Voltammetry on PdPt Nanoparticles 査読

    Moorthi Loganathan, Bhalchandra Kakade, Anita Swami, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    PROCEEDINGS OF THE 59TH DAE SOLID STATE PHYSICS SYMPOSIUM 2014 (SOLID STATE PHYSICS)   1665   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1063/1.4917725

    Web of Science

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  • Layered Double Hydroxide as a Potential Electrolyte Material in Solid-State Alkaline Fuel Cell Catalyst Layer 査読

    Hidenori Ohashi, Han Zhang, Peilin Zhang, Takanori Tamaki, Gopinathan M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    ECS ELECTROCHEMISTRY LETTERS   4 ( 8 )   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/2.0111507eel

    Web of Science

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  • Connected nanoparticle catalysts possessing a porous, hollow capsule structure as carbon-free electrocatalysts for oxygen reduction in polymer electrolyte fuel cells 査読

    Tamaki Takanori, Kuroki Hidenori, Ogura Shun, Fuchigami Teruaki, Kitamoto Yoshitaka, Yamaguchi Takeo

    Energy & Environmental Science   8 ( 12 )   3545 - 3549   2015年

  • Highly active and durable chemically ordered Pt-Fe-Co intermetallics as cathode catalysts of membrane-electrode assemblies in polymer electrolyte fuel cells 査読

    Takanori Tamaki, Atsuhiko Minagawa, Balamurugan Arumugam, Bhalchandra A. Kakade, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF POWER SOURCES   271   346 - 353   2014年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.08.005

    Web of Science

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  • Differentiating Grotthuss Proton Conduction Mechanisms by Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopic Analysis of Frozen Samples 査読

    Takaya Ogawa, Kazuhiro Kamiguchi, Takanori Tamaki, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    ANALYTICAL CHEMISTRY   86 ( 19 )   9362 - 9366   2014年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ac5021485

    Web of Science

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  • Pore–Filling and Thermally Cross–Linked Polyethersulfone Membranes with High Ion Exchange Capacity and Thermal Stability for PEFCs

    Shinji Ando, Daisuke Arima, Hidenori Kuroki, Hidenori Ohashi, Shigeru Yao, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2014-02 ( 21 )   1295 - 1295   2014年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Polymer electrolyte membrane fuel cells (PEFCs) have attracted considerable attention due to their high efficiency and clean electric generating system. Especially, in terms of the catalytic activity and water management, there is a great demand for operation under high temperature and low relative humidity. Under such situation, we recently succeeded in the development of heat–resistant electrolyte membrane (PI-CLSPES) with high ion exchange capacity (IEC) from porous polyimide (PI) substrates and highly sulfonated polyethersulfones (SPES150: IEC = 4.9meq/g) by using both polymer-filling and thermal cross–linking methods. The PI substrate can be prepared by using the viscolastic phase separation phenomenon: multi-stage solvent replacement of polyammic acid (PAA) cast film into N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and methanol, followed by thermal treatment. We found that the changes in viscosity of PAA solution, thickness of PAA cast film and immersion time afford the PI substrates with various pore sizes. On the other hand, the SPES150 membrane with high IEC is obtained by further sulphonation of sulfonated poly(arylene ether sulfone) (SPES50) in concentrated sulfuric acid, and allowed for impregnation into the pores of the porous PI substrate. The SPES150 inside the PI pores can be cross-linked between the sulfonic acid and phenyl groups by appropriate thermal treatment, and consequently, lead to the high thermal stability and suppression of membrane swelling. Moreover, the pore-filling and cross-linked membranes still retain the high IEC, and displayed the superior proton conductivity under high temperature comparable to that of Nafion. The detailed proton conducting behavior of the polymer electrolyte membranes as well as their structural analysis will be presented.

    DOI: 10.1149/ma2014-02/21/1295

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2014-02/21/1295/pdf

  • Structural Characterization and Enhanced Oxygen Reduction Activity of Chemically-Ordered Intermetallic PtFeNi Catalysts

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Kazuhiro Kamiguchi, Kei Kubobuchi, Masazumi Arao, Masashi Matsumoto, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    ECS Meeting Abstracts   MA2014-02 ( 21 )   1036 - 1036   2014年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    The polymer electrolyte fuel cells (PEFCs) are excellent candidates as next-generation electric generators for vehicles, residential uses, laptop, etc. However, there are many issues to be solved to enlarge commercially uses. One of issues is related to Pt catalysts for oxygen reduction reaction (ORR) on a cathode electrode. Pt catalysts show low ORR activity and low durability, leading to lower performance in PEFCs. Our earlier studies found the chemically ordered face centered tetragonal (fct) intermetallic Pt-alloy catalysts (L10 type super-lattice structure) can satisfy both of higher ORR activity and long-term durability, whereas many of the previously-reported Pt-alloys cannot. It is considered that the high performance of fct-Pt alloy catalysts would result from the chemically-ordered structures, but it is unclear how they work to enhance ORR activity and durability. Thus, in this presentation, we will discuss the relationship between the ORR activities and surface structures in fct-Pt alloys by the detailed characterization of the catalyst’s surface structures.

    The fct-PtFeNi catalysts with different atomic compositions of Fe and Ni (Pt50Fe35Ni15, Pt50Fe25Ni25, Pt50Fe15Ni35) were prepared using a simple solid-state impregnation method; the mixture of metal (Pt, Fe, Ni)-salts and carbon blacks were annealed under H2/N2 at a temperature of 800°C. The prepared fct-PtFeNi catalysts exhibit about 3 times higher ORR mass activity, compared with the commercial Pt catalyst. Especially, the mass activity of Pt50Fe35Ni15 is about 0.62 A/mgPt; it is higher than that of fct-Pt50Fe25Ni25 and fct-Pt50Fe15Ni35 (about 0.5 A/mgPt). To discuss more about the enhancement of the ORR activities in the fct-PtFeNi alloys, the surface structures of the catalysts were examined by in-situ XAFS measurements. The EXAFS analysis of Pt-L3 edge reveals that the distance of Pt-Pt bonds in the fct-PtFeNi catalysts is about 2.72 nm, which is shorter than that of commercial Pt catalyst. Interestingly, the coordination number of Pt oxides (Pt-O or Pt-OH) in the fct-Pt50Fe35Ni15 is more increased at high potential of 0.8~1.2V, compared with other fct-PtFeNi catalysts with the lower content of Fe. The tendency of the formation of Pt oxides is in accord with that of the ORR activities in the fct-PtFeNi with the different compositions of Fe and Ni. Therefore, it is inferred that fct-PtFeNi with higher content of Fe would form more Pt oxides, leading to a faster reaction rate of oxygen reduction. This study brought out new insights; the surface structures of chemically-ordered fct-Pt alloys, such as the Pt-Pt bond distance and the formation of Pt oxides, strongly affect the ORR activities, as those of the previously-reported disordered Pt-alloys do as well. It is believed that our findings can aid in developing fct-Pt alloys with more enhanced catalytic activity and durability for PEFCs.

    DOI: 10.1149/ma2014-02/21/1036

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/MA2014-02/21/1036/pdf

  • Development of Redox Polymer Grafted onto Carbon Black Using 2,2 '-Azinobis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic Acid) as a Biocathode 査読

    Tomoharu Sugiyama, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   47 ( 8 )   704 - 710   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1252/jcej.13we319

    Web of Science

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  • Synthesis of 3D graphite oxide-exfoliated carbon nanotube carbon composite and its application as catalyst support for fuel cells 査読

    Hailin Wang, Bhalchandra A. Kakade, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF POWER SOURCES   260   338 - 348   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.03.014

    Web of Science

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  • DNA molecular recognition of intercalators affects aggregation of a thermoresponsive polymer 査読

    Yuuki Sugawara, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    POLYMER CHEMISTRY   5 ( 16 )   4612 - 4616   2014年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c4py00600c

    Web of Science

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  • Enhanced activity and durability for the electroreduction of oxygen at a chemically ordered intermetallic PtFeCo catalyst 査読

    Balamurugan Arumugam, Bhalchandra A. Kakade, Takanori Tamaki, Masazumi Arao, Hideto Imai, Takeo Yamaguchi

    RSC ADVANCES   4 ( 52 )   27510 - 27517   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c4ra04744c

    Web of Science

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  • Reducing Physical Adsorption of Enzymes by Surface Modification of Carbon Black for High-Current-Density Biofuel Cells 査読

    TAMAKI Takanori, SUGIYAMA Tomoharu, MIZOE Masahiro, OSHIBA Yuhei, YAMAGUCHI Takeo

    J Electrochem Soc   161 ( 13 )   H3095 - H3099   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/2.0181413jes

    Web of Science

    J-GLOBAL

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  • The proton conduction mechanism in a material consisting of packed acids

    Takaya Ogawa, Takashi Aonuma, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Hiroshi Ushiyama, Koichi Yamashita, Takeo Yamaguchi

    CHEMICAL SCIENCE   5 ( 12 )   4878 - 4887   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c4sc00952e

    Web of Science

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  • Mg-Al layered double hydroxides: A correlation between synthesis-structure and ionic conductivity

    Peilin Zhang, Takeo Yamaguchi, Balagopal N. Nair, Keita Miyajima, Gopinathan M. Anilkumar

    RSC Advances   4 ( 77 )   41051 - 41058   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Royal Society of Chemistry  

    DOI: 10.1039/c4ra05628k

    Scopus

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  • Mathematical modeling of molecular recognition by an ion-gating membrane oscillator 査読

    Ito Taichi, Ohashi Hidenori, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   448   231 - 239   2013年12月

  • Effect of length of molecular recognition moiety on enzymatic activity switching 査読

    Oshiba, Yuhei, Tamaki, Takanori, Ohashi, Hidenori, Hirakawa, Hidehiko, Yamaguchi, Satoshi, Nagamune, Teruyuki, Yamaguchi, Takeo

    Journal of Bioscience and Bioengineering   116 ( 4 )   433 - 437   2013年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2013.04.003

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  • Non-humidified proton conduction between a Lewis acid–base pair 査読

    小川敬也, 大橋秀伯, 田巻孝敬, 山口猛央

    Physical Chemistry Chemical Physics   15   13814 - 13817   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1039/c3cp51697k

    researchmap

  • Molecular recognition moiety and its target biomolecule interact in switching enzyme activity 査読

    Oshiba, Yuhei, Tamaki, Takanori, Ohashi, Hidenori, Hirakawa, Hidehiko, Yamaguchi, Satoshi, Nagamune, Teruyuki, Yamaguchi, Takeo

    JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING   115 ( 6 )   639 - 644   2013年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jbiosc.2012.12.019

    Web of Science

    PubMed

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  • Control of the poly(N-isopropylacrylamide) phase transition via a single strand-double strand transformation of conjugated DNA 査読

    Sugawara Yuuki, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Soft Matter   9 ( 12 )   3331 - 3340   2013年

  • Introduction of Size-Controlled Nafion/ZrO2 Nanocomposite Electrolyte into Primary Pores for High Pt Utilization in PEFCs 査読

    Nakajima Tatsuya, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Journal of the Electrochemical Society   160 ( 2 )   F129 - F134   2013年

  • Improvement in Thermal Stability of Anion-exchange Membranes for Fuel Cell Applications by Controlling Water State 査読

    Jung Hyangmi, Ohashi Hidenori, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    Chemistry Letters   42 ( 1 )   14 - 16   2013年

  • Water Movement in a Solid-State Alkaline Fuel Cell Affected by the Anion-Exchange Pore-Filling Membrane Properties 査読

    Zhang Han, Ohashi Hidenori, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    Journal of Physical Chemistry C   117 ( 33 )   16791 - 16801   2013年

  • Switchable Aggregation Phenomena of DNA-conjugated Poly(N-isopropylacrylamide) Driven by Transformation between ssDNA and dsDNA with Control of DNA Charges and Flexibility 査読

    Sugawara Yuuki, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Chemistry Letters   42 ( 12 )   1568 - 1570   2013年

  • Enhanced oxygen reduction reaction by bimetallic CoPt and PdPt nanocrystals 査読

    Kakade Bhalchandra A, Wang Hailin, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Rsc Advances   3 ( 26 )   10487 - 10496   2013年

  • Mg-Al layered double hydroxides containing glycine betaine as low humidity-dependent anion conducting electrolyte material for Solid State Alkaline Fuel Cell (SAFC)

    Peilin Zhang, Sumihito Sago, Takeo Yamaguchi, Gopinathan M. Anilkumar

    Journal of Power Sources   230   225 - 229   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.064

    Scopus

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  • Influence of Spacer Length between Actuator and Sensor on Their Mutual Communications in Poly(N-Isopropylacrylamide-co-beta-Cyclodextrin), an Autonomous Coordinative Shrinking/Swelling Polymer 査読

    Hidenori Ohashi, Tomoaki Abe, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    MACROMOLECULES   45 ( 24 )   9742 - 9750   2012年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ma3018603

    Web of Science

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  • Conversion of a molecular signal into a visual color based on the permeation of nanoparticles through a biomolecule-recognition gating membrane 査読

    Sugawara Yuuki, Kuroki Hidenori, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    ANALYTICAL METHODS   4 ( 9 )   2635 - 2637   2012年9月

  • Direction and Management of Water Movement in Solid-State Alkaline Fuel Cells 査読

    Zhang Han, Ohashi Hidenori, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    Journal of Physical Chemistry C   116 ( 14 )   7650 - 7657   2012年

  • Highly Active Bimetallic PdPt and CoPt Nanocrystals for Methanol Electro-oxidation 査読

    Kakade Bhalchandra A, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Journal of Physical Chemistry C   116 ( 13 )   7464 - 7470   2012年

  • High-surface-area enzymatic biofuel cell electrodes made of redox-polymer-grafted carbon black 査読

    Tamaki Takanori, Sugiyama Tomoharu, Fujimoto Haruki, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Abstracts of Papers of the American Chemical Society   243   2012年

     詳細を見る

  • The effect of particle size and surface area on the ion conductivity of layered double hydroxide 査読

    Tamaki Takanori, Nakanishi Nobumitsu, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Electrochemistry Communications   25   50 - 53   2012年

  • Systematic Evaluation of Polymer Electrolyte Fuel Cell Electrodes with Hydrocarbon Polyelectrolytes by Considering the Polymer Properties 査読

    Nakajima Tatsuya, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Yamaguchi Takeo

    Journal of Physical Chemistry C   116 ( 1 )   1422 - 1428   2012年

  • Fabrication of Precursor Membrane with Reactive Groups via Plasma-Induced Graft Polymerization 査読

    Ohashi Hidenori, Chi Xueqin, Shimada Toshio, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    Journal of Photopolymer Science and Technology   25 ( 4 )   555 - 557   2012年

  • 材料機能のシステム設計を用いたゲート膜型バイオセンサーの開発

    37 ( 6 )   288 - 296   2012年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.5360/membrane.37.288

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  • Biomolecule-Recognition Gating Membrane Using Biomolecular Cross-Linking and Polymer Phase Transition 査読

    Kuroki Hidenori, Ito Taichi, Ohashi Hidenori, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    ANALYTICAL CHEMISTRY   83 ( 24 )   9226 - 9229   2011年12月

  • Physical Re-Examination of Parameters on a Molecular Collisions-Based Diffusion Model for Diffusivity Prediction in Polymers 査読

    Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   115 ( 51 )   15181 - 15187   2011年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/jp2068717

    Web of Science

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  • The effect of methanol crossover on the cathode overpotential of DMFCs 査読

    T. Tamaki, A. Yamauchi, T. Ito, H. Ohashi, T. Yamaguchi

    Fuel Cells   11 ( 3 )   394 - 403   2011年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/fuce.201000141

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  • Low fuel crossover anion exchange pore-filling membrane for solid-state alkaline fuel cells 査読

    Jung Hyangmi, Fujii Keitaro, Tamaki Takanori, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   373 ( 1-2 )   107 - 111   2011年5月

  • Theoretical Studies on Proton Transfer among a High Density of Acid Groups: Surface of Zirconium Phosphate with Adsorbed Water Molecules

    Takaya Ogawa, Hiroshi Ushiyama, Ju-Myeung Lee, Takeo Yamaguchi, Koichi Yamashita

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C   115 ( 13 )   5599 - 5606   2011年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/jp107767d

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  • Toward the retention of enzyme activity in high-surface-area electrode made of redox polymer grafted carbon black

    Takanori Tamaki, Tomoharu Sugiyama, Haruki Fujimoto, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    11AIChE - 2011 AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Optimization of electrodes based on polymer properties of hydrocarbon polyelectrolyte for PEFCs

    Tatsuya Nakajima, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    11AIChE - 2011 AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Grafting of Polyelectrolyte on Porous Substrate by Plasma-induced Polymerization 査読

    Xueqin Chi, Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF PHOTOPOLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY   24 ( 4 )   471 - 473   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • The investigation of water movement and cell performance of solid state alkaline fuel cells based on the pore filling membrane

    Han Zhang, Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    11AIChE - 2011 AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Development of biocathode using laccase and redox-polymer-grafted carbon

    Tomoharu Sugiyama, Takanori Tamaki, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    Materials Engineering and Sciences Division - Core Programming Topic at the 2011 AIChE Annual Meeting   2   597 - 598   2011年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:AIChE  

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  • Prediction of Self-Diffusivity in Multicomponent Polymeric Systems Using Shell-Like Free Volume Theory 査読

    Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH   49 ( 22 )   11676 - 11681   2010年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ie101299q

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  • Theoretical Studies of the Mechanism of Proton Transfer at the Surface of Zirconium Phosphate

    Takaya Ogawa, Hiroshi Ushiyama, Koichi Yamashita, Ju-Myeung Lee, Takeo Yamaguchi

    CHEMISTRY LETTERS   39 ( 7 )   736 - 737   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1246/cl.2010.736

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  • Fabrication of Protein Renaturation Facilitating Membrane Using Plasma Graft Pore Filling Technique 査読

    Ohashi Hidenori, Watanabe Maiko, Ito Taichi, Tamaki Takanori, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF PHOTOPOLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY   23 ( 4 )   571 - 573   2010年

  • 強酸性ナノ粒子・ポリマー電解質界面を利用した新規プロトン伝導体の開発

    李 柱明, 大橋 秀伯, 田巻 孝敬, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010 ( 0 )   513 - 513   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010.0.513.0

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  • 自律的吸脱着現象を示す高分子材料の開発

    阿部 友昭, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   251 - 251   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.251.0

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  • ゲート機能膜における細孔内グラフトポリマー物性と透過流束特性

    黒木 秀記, 大橋 秀伯, 田巻 孝敬, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010 ( 0 )   2 - 2   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010.0.2.0

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  • タンパク質リフォールディング支援膜の開発および性能評価

    渡辺 麻衣子, 大橋 秀伯, 田巻 孝敬, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010 ( 0 )   557 - 557   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010.0.557.0

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  • 低燃料透過性アニオン交換膜型燃料電池用細孔フィリング電解質膜の特性

    丁 香美, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   312 - 312   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.312.0

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  • 細孔フィリング膜を用いたアニオン交換膜型燃料電池膜-電極接合体のシステム設計

    張 涵, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   313 - 313   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.313.0

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  • アプタマー/ポリマーコンジュゲートによる新規生体分子認識材料の開発

    菅原 勇貴, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   250 - 250   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.250.0

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  • 極めて広い湿度で高性能を示すキャッピング電解質を用いたPEFCの開発

    李 柱明, 大橋 秀伯, 田巻 孝敬, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   308 - 308   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.308.0

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  • Palladium nanostructures for design of hydrogen separation membranes

    Bhalchandra Kakade, Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    20th Annual Meeting of the North American Membrane Society and 11th International Conference on Inorganic Membranes 2010, NAMS/ICIM 2010   288 - 289   2010年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • 超耐熱性Laccaseを用いたバイオ燃料電池カソードの開発

    杉山 朋晴, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2010   676 - 676   2010年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2010f.0.676.0

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  • Rapid Proton Conduction through Unfreezable and Bound Water in a Wholly Aromatic Pore-Filling Electrolyte Membrane 査読

    Hara Nobuo, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   113 ( 14 )   4656 - 4663   2009年4月

  • Reverse Response of an Ion-Recognition Polyampholyte to Specific Ion Signals at Different pHs 査読

    Hara Nobuo, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    MACROMOLECULES   42 ( 4 )   980 - 986   2009年2月

  • A Facile Route towards Preparation of Palladium Nanostructures by Wet Chemical Method

    Kakade Bhalchandra, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   679 - 679   2009年

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    出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.679.0

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  • ナノ粒子を用いたナノキャッピング現象による電解質ポリマーの相分離構造の変化

    李 柱明, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   654 - 654   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.654.0

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  • A New Free Volume Theory Based on Microscopic Concept of Molecular Collisions for Penetrant Self-Diffusivity in Polymers 査読

    Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   42 ( 2 )   86 - 94   2009年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • スルホン化ナノ粒子を用いたポリマー・キャッピング型PEFC用電解質の開発

    菊地 佑磨, 李 柱明, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   653 - 653   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.653.0

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  • バイオ燃料電池における酵素集積電極のナノ構造制御

    平出 篤志, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   627 - 627   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009.0.627.0

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  • 微細細孔内充填電解質ポリマー中の特異なプロトン伝導の特性と解析

    原 伸生, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   352 - 352   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009.0.352.0

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  • ミクロな考察に基づいた高分子溶液系における分子拡散モデルの構築

    岩元 望, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 清野 竜太郎, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   645 - 645   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.645.0

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  • 炭化水素系電解質ポリマーの粘弾性挙動に基づいた燃料電池電極開発

    中島 達哉, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009   961 - 961   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.961.0

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  • Analysis of Oxygen Reduction Reaction Activity of Pt/C Catalysts for Actual PEFC MEAs 査読

    Limjeerajarus Nuttapol, Yanagimoto Tatsunori, Yamamoto Toshio, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   42 ( 1 )   39 - 46   2009年

  • Polymer Electrolyte Fuel Cell Modeling Considering Catalyst Activity and a Microscopic Reaction Phenomenon: Coverage of Oxygen-Containing Species 査読

    Limjeerajarus Nuttapol, Yanagimoto Tatsunori, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   42 ( 10 )   771 - 781   2009年

  • Modeling for PEFC MEAs Based on Reaction Rate on Pt Surface and Microstructures of Catalyst Layers 査読

    Limjeerajarus Nuttapol, Nishiyama Yosuke, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   42 ( 8 )   616 - 631   2009年

  • Morphological Investigations of Surface Modified Zirconia Precursor by Perfluorosulfonated Ionomer Using Nano Capping Technique 査読

    Lee Ju-Myeung, Ohashi Hidenori, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   42 ( 12 )   918 - 929   2009年

  • Quantitative analysis of oxygen-containing species adsorbed on the Pt surface of a polymer electrolyte fuel cell membrane electrode assembly electrode using stripping voltammetry 査読

    Limjeerajarus Nuttapol, Yanagimoto Tatsunori, Yamamoto Toshio, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF POWER SOURCES   185 ( 1 )   217 - 221   2008年10月

  • Analysis of Pore Size Using a Straight-Pore Molecular Recognition Ion Gating Membrane 査読

    Naoko Miyaoi, Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   41 ( 8 )   766 - 770   2008年8月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • バイオ燃料電池酵素電極の反応拡散過程のモデル化と律速段階の解明

    田巻 孝敬, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   354 - 354   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.354.0

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  • 新規ナノ構造制御酵素集積型バイオ燃料電池の開発

    平出 篤志, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   672 - 672   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008f.0.672.0

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  • リン酸化ニオビウムの新しい作製方法の提案とプロトン伝導性能に関する研究

    河野 夏彦, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   639 - 639   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.639.0

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  • Nanoscale morphological control of PEFC cathode electrodes by introducing proton conducting groups onto platinum-supported carbon black

    Hisatoshi Ito, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials   128 ( 8 )   9 - 562   2008年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical Engineers of Japan  

    DOI: 10.1541/ieejfms.128.559

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  • 分子認識イオンゲート膜の有機溶媒水溶液中での応答挙動

    伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   596 - 596   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.596.0

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  • 新規ユニバーサル分子拡散性予測モデルの種々の高分子系への応用

    大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   135 - 135   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.135.0

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  • PEFCカソード白金触媒上酸素種形成機構の解析と高電圧運転に向けたアプローチ

    石川 潤, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008   581 - 581   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.581.0

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  • Low methanol crossover and high performance of DMFCs achieved with a pore-filling polymer electrolyte membrane 査読

    Yamauchi Akiko, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF POWER SOURCES   174 ( 1 )   170 - 175   2007年11月

  • Development and modification of a PEMFC electrode by using a hydrocarbon lonomer for high utilization of catalyst 査読

    Lee Ju-Myeung, Ito Taichi, Yamaguchi Takeo

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   40 ( 9 )   773 - 779   2007年9月

  • Development of enzyme-encapsulated microcapsule reactors with ion-responsive shell membranes 査読

    Kazuki Akamatsu, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   40 ( 7 )   590 - 597   2007年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1252/jcej.40.590

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  • 新規バイオ燃料電池酵素電極の最適化に向けたレドックスポリマーの構造制御

    小澤 卓生, 田巻 孝敬, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   67 - 67   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.67.0

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  • PEFC用キャッピング電解質における静電相互作用を利用した有機・無機ナノ界面の構造制御

    藤井 啓太朗, 李 柱明, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   1219 - 1219   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007f.0.1219.0

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  • Nafionを用いたキャッピング電解質膜のプロトン伝導性評価

    李 柱明, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   1220 - 1220   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007f.0.1220.0

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  • Functionalization of a cylindrical pore membrane by plasma graft polymerization 査読

    Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF PHOTOPOLYMER SCIENCE AND TECHNOLOGY   20 ( 2 )   239 - 240   2007年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2494/photopolymer.20.239

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  • ナノ粒子キャッピングプロトンコンダクターのプロトン伝導機構の解析

    伊藤 久敏, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   31 - 31   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.31.0

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  • 刺激応答性ハイドロゲルのモデル化と膨潤収縮機構の解明

    稲垣 勝久, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   48 - 48   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.48.0

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  • 固体高分子形燃料電池用細孔フィリング電解質膜

    山口 猛央, 伊藤 大知, 李 柱明, 伊藤 久敏

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   487 - 487   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.487.0

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  • イオンゲート機能を持つ多孔膜

    山口 猛央, 伊藤 大知

    高分子   56 ( 2 )   84 - 84   2007年

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    出版者・発行元:公益社団法人 高分子学会  

    DOI: 10.1295/kobunshi.56.84

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    CiNii Research

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  • 生体高分子認識ゲート膜を用いた新規浸透圧型バイオセンサーの開発

    黒木 秀記, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   396 - 396   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.396.0

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  • プロトン伝導性発現にむけた表面修飾ジルコニアナノ粒子と電解質ポリマーのキャッピング手法の構築

    李 柱明, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007   129 - 129   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.129.0

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  • PEFCカソード白金触媒上酸素層形成機構の解明

    石川 潤, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   1225 - 1225   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007f.0.1225.0

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  • イオン認識ゲート膜の浸透圧応答イオン逆転現象

    荻野 佑美, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   244 - 244   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007f.0.244.0

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  • Controlled release of model drugs through a molecular recognition ion gating membrane in response to a specific ion signal 査読

    Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    Langmuir   22 ( 8 )   3945 - 3949   2006年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/la053206s

    Scopus

    PubMed

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  • バイオ燃料電池における酵素固定化電極の性能向上へ向けた検討

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2006   657 - 657   2006年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2006f.0.657.0

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  • Development of a biofuel cell using redox-polymer-grafted carbon electrode

    Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    AIChE Annual Meeting, Conference Proceedings   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Scopus

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  • Nonlinear self-excited oscillation of a synthetic ion-channel-inspired membrane 査読

    Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION   45 ( 34 )   5630 - 5633   2006年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/anie.200600298

    Web of Science

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  • Preparation of the microcapsule reactors with ion recognition gating membranes by plasma-graft polymerization

    Kazuki Akamatsu, Takeo Yamaguchi

    Polymer Preprints, Japan   55 ( 2 )   4961 - 4962   2006年

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    Scopus

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  • Nanoscale Morphological Control of Anode Electrodes by Grafting of Methylsulfonic Acid Groups onto Platinum–Ruthenium-Supported Carbon Blacks

    Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    Journal of The Electrochemical Society   153 ( 7 )   A1417 - A1417   2006年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    DOI: 10.1149/1.2202114

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  • Development of crosslinked plasma-graft filling polymer membranes for the reverse osmosis of organic liquid mixtures

    Teruhiko Kai, Hidemi Goto, Yoko Shimizu, Takeo Yamaguchi, Shin-Ichi Nakao, Shoji Kimura

    Journal of Membrane Science   265 ( 1-2 )   101 - 107   2005年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.memsci.2005.05.003

    Scopus

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  • 【外部刺激に応答する膜】バイオシステムから発想した分子認識機能膜のシステム設計

    山口 猛央, 伊藤 大知, 岡島 周平

    膜   30 ( 3 )   124 - 131   2005年5月

  • 新規なバイオ燃料電池材料システムの開発

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2005   175 - 175   2005年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2005.0.175.0

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  • Osmotic pressure control in response to a specific ion signal at physiological temperature using a molecular recognition ion gating membrane 査読

    Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    Journal of the American Chemical Society   126 ( 20 )   6202 - 6203   2004年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ja0306213

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    PubMed

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  • Response mechanism of a molecular recognition ion gating membrane 査読

    Taichi Ito, Yuya Sato, Takeo Yamaguchi, Shin-Ichi Nakao

    Macromolecules   37 ( 9 )   3407 - 3414   2004年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ma030590w

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  • 【展望講演】固体高分子形燃料電池のシステム設計

    山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2003   486 - 486   2003年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2003f.0.486.0

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  • NIPAM磁超分子複合体の体積相転移に及ぼす束縛水の影響

    西川 昌輝, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2003   991 - 991   2003年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2003f.0.991.0

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  • 分子認識ゲート膜のイオン認識薬物拡散制御

    伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2003   818 - 818   2003年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2003f.0.818.0

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  • A pore-filling electrolyte membrane-electrode integrated system for a direct methanol fuel cell application

    Takeo Yamaguchi, Masaya Ibe, Balagopal N. Nair, Shin-Ichi Nakao

    Journal of the Electrochemical Society   149 ( 11 )   A1448 - A1453   2002年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1149/1.1512912

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  • Development of a molecular recognition ion gating membrane and estimation of its pore size control 査読

    Taichi Ito, Takanobu Hioki, Takeo Yamaguchi, Toshio Shinbo, Shin-Ichi Nakao, Shoji Kimura

    Journal of the American Chemical Society   124 ( 26 )   7840 - 7846   2002年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ja012648x

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    PubMed

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  • Transport phenomena through intercrystalline and intracrystalline pathways of silicalite zeolite membranes

    Mikihiro Nomura, Takeo Yamaguchi, Shin-Ichi Nakao

    Journal of Membrane Science   187 ( 1-2 )   203 - 212   2001年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S0376-7388(01)00350-7

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  • Prediction of the solubility of chloroform in acrylate polymer mixtures with inclusion of the hydrogen-bonding effect

    Bao-Guo Wang, Takeo Yamaguchi, Shin-Ichi Nakao

    Journal of Physical Chemistry B   105 ( 15 )   3143 - 3149   2001年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/jp003313p

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  • A novel separation system using porous thermosensitive membranes

    Yong-Jin Choi, Takeo Yamaguchi, Shin-Ichi Nakao

    Industrial and Engineering Chemistry Research   39 ( 7 )   2491 - 2495   2000年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS  

    DOI: 10.1021/ie9907627

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  • Development of a fast response molecular recognition ion gating membrane 査読

    Takeo Yamaguchi, Taichi Ito, Taketoshi Sato, Toshio Shinbo, Shin-Ichi Nakao

    Journal of the American Chemical Society   121 ( 16 )   4078 - 4079   1999年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1021/ja984170b

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  • Transport mechanism of aromatic vapor through silver salt carrier/polymer blend membrane and its humidity effect

    Takeo Yamaguchi, Hayato Kurita, Shin-Ichi Nakao

    Journal of Physical Chemistry B   103 ( 11 )   1831 - 1835   1999年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/jp9835667

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  • Membrane Design for Pervaporation or Vapor Permeation Separation Using a Filling-Type Membrane Concept

    Takeo Yamaguchi, Yosuke Miyazaki, Shin-Ichi Nakao, Toshinori Tsuru, Shoji Kimura

    Industrial and Engineering Chemistry Research   37 ( 1 )   177 - 184   1998年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/ie970464e

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  • Sol-gel synthesis of molecular sieving silica membranes

    Balagopal N. Nair, Takeo Yamaguchi, Tatsuya Okubo, Hideo Suematsu, Klaas Keizer, Shin-Ichi Nakao

    Journal of Membrane Science   135 ( 2 )   237 - 243   1997年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier Sci B.V.  

    DOI: 10.1016/S0376-7388(97)00137-3

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書籍等出版物

  • 第2編 第4章 新しいマイクロ燃料電池・燃料 1. バイオ燃料電池

    エヌ・ティー・エス  2008年 

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MISC

  • ニッケルリン酸化物を用いたアニオン交換膜型水電解用卑金属アノード触媒層の開発

    山岡雄貴, 黒木秀記, 中瀬雄登, 菅原勇貴, 奥山浩人, 鎌田慶吾, 山口猛央

    燃料電池シンポジウム講演予稿集(CD-ROM)   31st   2024年

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  • 機械学習による親水性ブラシへのタンパク質吸着現象理解

    奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   2024   2024年

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  • アンチファウリング膜設計に向けた双性イオンポリマーブラシへのタンパク質吸着挙動解析

    大浦真実, 奥山浩人, 黒木秀記, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   2024   2024年

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  • アンチファウリング膜の防汚性向上に向けた双性イオンブラシ構造の検討

    吉田あづ希, 奥山浩人, 宮西将史, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   2024   2024年

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  • アンチファウリング特性理解に向けた双性イオンポリマー上の水和挙動評価

    山下浩輝, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   55th   2024年

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  • 膜間物質移動現象に着目した高性能アニオン交換膜型水電解の設計

    清水優哉, 奥山浩人, 黒木秀記, 宮西将史, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   55th   2024年

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  • 卑金属多孔体アノード触媒と全芳香族高分子膜を用いたアニオン交換膜型水電解

    奥山浩人, 山崎健也, 宮西将史, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   55th   2024年

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  • 機械学習による双性イオンポリマーブラシへのタンパク質吸着現象の理解

    奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   46th   2024年

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  • アニオン交換膜型水電解における膜特性の水電解性能への影響

    清水優哉, 奥山浩人, 黒木秀記, 宮西将史, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   46th   2024年

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  • Ni多孔体触媒/膜の接合界面に着目した高性能アニオン交換膜型水電解セルの開発

    山崎健也, 奥山浩人, 宮西将史, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   89th   2024年

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  • アンチファウリング膜設計に向けたポリマー表面改質と多成分解析

    舞弓哲史, 奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   89th   2024年

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  • 機械学習を利用した双性イオンポリマーブラシへのタンパク質吸着現象の理解

    奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   89th   2024年

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  • 優れたアンチファウリング性と分子認識能を持つ膜型イムノセンシング

    山下浩輝, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   89th   2024年

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  • アルカリ水電解のアノード反応用鉄系リン酸化物型電極触媒の開発

    菅原勇貴, 鎌田慶吾, 松田蒼依, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th   2023年

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  • 双性イオンポリマーによる精緻な表面改質法の構築とアンチファウリング特性評価

    奥山浩人, 栗原雄大, 原田悠佑, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th   2023年

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  • 高いシグナル特性と防汚性を両立した膜透過型バイオセンサの設計

    山下浩輝, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th   2023年

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  • 優れた水処理膜の開発に向けた精密な表面修飾法の構築と特性評価

    奥山浩人, 栗原雄大, 大柴雄平, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   54th   2023年

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  • 卑金属多孔体アノード触媒を用いた高性能なアニオン交換型水電解セルの開発

    山崎健也, 奥山浩人, 宮西将史, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   54th   2023年

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  • 高速かつ高感度な分子検出が可能な膜型バイオセンサーの開発

    奥山浩人, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   45th   2023年

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  • 高感度な膜型バイオセンシングに向けた膜表面設計及び検出特性評価

    山下浩輝, 奥山浩人, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   45th   2023年

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  • アンチファウリング膜設計に向けたQCMセンサー表面改質と吸着挙動解析

    舞弓哲史, 奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   45th   2023年

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  • 迅速・高感度な分子検出に向けた膜型バイオセンサーのシステム設計

    竹村一哉, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   88th   2023年

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  • 酸高密度構造におけるプロトン伝導機構Packed-acid mechanismの発展による,低湿度依存性を示す酸分子の理論的特定と実証

    小川敬也, ANILKUMAR Gopinathan M., ANILKUMAR Gopinathan M., 田巻孝敬, 大橋秀伯, 山口猛央

    電気化学秋季大会講演要旨集(Web)   2023   2023年

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  • 鉄系複合酸化物の結晶構造に基づく水電解アノード反応触媒の設計論の提案

    菅原勇貴, 上野里美, 鎌田慶吾, 山口猛央

    触媒討論会討論会A予稿集(CD-ROM)   130th   2022年

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  • データを活用した鉄系複合酸化物触媒の水電解アノード反応活性に対する普遍的構造因子の解明

    菅原勇貴, 上野里美, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   87th   2022年

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  • アンチファウリング膜表面設計に向けたドーパミン浸漬型精密修飾法の構築と特性評価

    栗原雄大, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   87th   2022年

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  • 双性イオンポリマーを用いた多孔質膜の界面制御とアンチファウリング特性評価

    奥山浩人, 栗原雄大, 原田悠佑, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   ( 34 )   2022年

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  • 様々な検体への適用に向けた膜型センサーのシステム設計

    竹村一哉, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   44th   2022年

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  • 夾雑系での抗原検出に向けた膜透過型バイオセンサの設計

    山下浩輝, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   ( 34 )   2022年

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  • 夾雑系で高いシグナル特性を発現する膜型バイオセンサの設計

    山下浩輝, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   53rd   2022年

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  • 膜透過型イムノセンサにおける細孔径変化を用いた抗原検出法の検討

    小島菜々子, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   87th   2022年

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  • 多孔質膜の細孔空間を用いた迅速・高感度なバイオセンサーの設計と展開

    奥山浩人, 児玉友佳里, 大柴雄平, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集(CD-ROM)   44th   2022年

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  • 高い検出シグナル特性を有する膜型バイオセンサーの設計

    竹村一哉, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   53rd   2022年

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  • 膜型バイオセンサーのシグナル特性向上に向けた膜構造設計

    竹村一哉, 奥山浩人, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   ( 34 )   2022年

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  • 鉄系酸化物の酸素発生触媒作用における結晶構造効果の解明

    菅原勇貴, 鎌田慶吾, 林愛理, 伊藤満, 濱嵜容丞, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   52nd   2021年

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  • 耐腐食性チタン酸化物微粒子を担体とする酸素発生反応用電極触媒の開発

    菅原勇貴, 日原拓哉, ANILKUMAR Gopinathan M, ANILKUMAR Gopinathan M, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   86th   2021年

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  • アルカリ水電解用新規な鉄系複合酸化物型酸素発生触媒の開発と高活性化機構の解明

    上野里美, 菅原勇貴, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   86th   2021年

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  • 高電位下で優れた耐腐食性を発揮する導電性チタン酸化物を担体とした酸素発生反応用電極触媒の開発

    菅原勇貴, 日原拓哉, ANILKUMAR Gopinathan M, ANILKUMAR Gopinathan M, 鎌田慶吾, 山口猛央

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   88th   2021年

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  • アンチファウリング膜表面設計に向けたドーパミン浸漬による精密修飾法の構築

    栗原雄大, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   52nd   2021年

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  • 疾病診断に向けた膜透過型イムノセンサのシステム設計

    小島菜々子, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   52nd   2021年

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  • ドーパミン浸漬による精密修飾表面のアンチファウリング特性評価

    栗原雄大, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   ( 33 )   2021年

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  • 膜透過型イムノセンサにおける新たな抗原検出方法の検討

    小島菜々子, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム(CD-ROM)   ( 33 )   2021年

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  • 金属酸化物を担体に用いた酸素発生反応用コンポジット電極触媒の開発

    日原拓哉, 菅原勇貴, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • 優れた酸素発生反応活性を示すアルカリ水電解用鉄系アノード触媒の開発

    菅原勇貴, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • アルカリ水電解用鉄系酸素発生触媒の開発

    菅原勇貴, 鎌田慶吾, 石川敦之, 館山佳尚, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   51st   2020年

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  • 酸高密度型細孔フィリング薄膜および高温低湿度対応膜電極接合体の開発

    大柴雄平, 小坂恵夢, 山口猛央

    神奈川県立産業技術総合研究所研究報告(Web)   2020   2020年

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  • 高効率な細孔内分子認識に基づく膜型バイオセンサーの開発

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • 高スルホン酸基密度アイオノマー充填細孔フィリング電解質薄膜を用いた膜電極接合体の化学耐久性評価

    大柴雄平, 小坂恵夢, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • 燃料拡散を考慮した直接ギ酸塩溶液型固体アルカリ燃料電池モデルの構築

    山崎はるか, 大柴雄平, 大柴雄平, 松本秀行, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   85th   2020年

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  • 高効率な細孔内分子認識に基づく膜型バイオセンサーの開発

    奥山浩人, 山口猛央

    膜   45 ( 6 )   2020年

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  • 酸高密度型細孔フィリング薄膜および高温低湿度対応膜電極接合体の開発

    大柴雄平, 小坂恵夢, 戸松仁, 山口猛央

    神奈川県立産業技術総合研究所研究報告(Web)   2019   204‐207 (WEB ONLY)   2019年7月

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    記述言語:日本語  

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  • アンチファウリングに向けた水処理膜表面精密制御法の確立と特性評価

    原田悠佑, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   ROMBUNNO.PD342   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 膜細孔内への溶液透過を利用した迅速・簡便なイムノアッセイ

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   ROMBUNNO.G217   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • カーボンアロイ触媒を用いた高分子電解質燃料電池システムの開発

    山崎健輝, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 宮西将史, 宮西将史, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   ROMBUNNO.PA149   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • PEFC用高スルホン酸基密度アイオノマー充填細孔フィリング電解質薄膜の燃料電池特性評価

    小坂恵夢, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   ROMBUNNO.PA183   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • イオン認識ゲート膜用ポリマーの構造制御と相転移挙動の解析

    辻野由起, 大柴雄平, 宮西将史, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   ROMBUNNO.PC259   2019年3月

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    記述言語:日本語  

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  • アルカリ中で高い水素発生反応活性を示すルテニウム系ペロブスカイト型触媒

    菅原勇貴, 鎌田慶吾, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   84th   2019年

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  • PEFC用高スルホン酸基密度パーフルオロスルホン酸ポリマー充填細孔フィリング電解質膜の燃料電池性能評価

    小坂恵夢, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 30 )   158   2018年11月

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    記述言語:日本語  

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  • イオン認識ゲート膜用高分子の分子構造制御と相転移挙動解析

    辻野由起, 大柴雄平, 宮西将史, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 30 )   157   2018年11月

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    記述言語:日本語  

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  • ファウリング抑制に向けた水処理膜表面精密制御

    原田悠佑, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 30 )   155   2018年11月

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    記述言語:日本語  

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  • 多孔質膜の細孔空間を利用した迅速・高感度なイムノアッセイ手法の構築

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 30 )   11‐13   2018年11月

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    記述言語:日本語  

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  • 「高効率燃料電池開発」グループ

    山口猛央, 黒木秀記, 藤田遼介, 田巻孝敬, 有田正司, 甘利俊太郎, 戸松仁, 大柴雄平

    神奈川県立産業技術総合研究所研究報告(Web)   2018   197‐211 (WEB ONLY)   2018年10月

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    記述言語:日本語  

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  • PEFC用低EW充填細孔フィリング膜電解質薄膜の特性評価

    小坂恵夢, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   50th   ROMBUNNO.PB119   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 多孔質膜の微小空間を利用した迅速・高感度なイムノアッセイ手法の構築

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   50th   ROMBUNNO.PB288   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • カーボンアロイ触媒を用いた酸‐アルカリハイブリッド型燃料電池の発電特性評価

    山崎健輝, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 宮西将史, 宮西将史, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   50th   ROMBUNNO.PB115   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • アンチファウリングに向けた水処理膜表面精密制御

    原田悠佑, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   50th   ROMBUNNO.PA209   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • イオン認識ゲート膜におけるポリマーの分子構造制御とイオン応答評価

    辻野由起, 大柴雄平, 宮西将史, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   50th   ROMBUNNO.PA215   2018年9月

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    記述言語:日本語  

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  • Carbon-Free Connected Nanoparticle Catalyst for Enhanced Oxygen Reduction Activity and Durability in Polymer Electrolyte Fuel Cells 査読

    Hidenori Kuroki, Takanori Tamaki, Masashi Matsumoto, Masazumi Arao, Yohei Takahashi, Hideto Imai, Yoshitaka Kitamoto, Takeo Yamaguchi

    2018年6月

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  • 生体分子認識ゲート膜の高感度化に向けた分子認識特性評価

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集   40th   65   2018年4月

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    記述言語:日本語  

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  • Correlation between the carbon structures and their tolerance to carbon corrosion as catalyst supports for polymer electrolyte fuel cells

    Takanori Tamaki, Takanori Tamaki, Hailin Wang, Nobuto Oka, Itaru Honma, Seong Ho Yoon, Takeo Yamaguchi, Takeo Yamaguchi

    International Journal of Hydrogen Energy   43   6406 - 6412   2018年3月

  • PPOを用いた固体アルカリ燃料電池用細孔フィリング電解質膜の開発及び評価

    NGOC Dao Viet, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   83rd   ROMBUNNO.PC258   2018年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 常温作動型イオン認識ゲート膜のタンパク質吸着特性評価

    浅野陽佑, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   83rd   ROMBUNNO.PC259   2018年3月

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    記述言語:日本語  

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  • PEFC用低EWパーフルオロスルホン酸ポリマー充填細孔フィリング薄膜の開発

    大柴雄平, 戸松仁, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   83rd   ROMBUNNO.E201   2018年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 生体分子認識ゲート膜における標的分子の認識特性評価

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   83rd   ROMBUNNO.N309   2018年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 骨格にエーテル結合を持たない芳香族系電解質によるSAFC用高耐久膜電極接合体の開発

    榊原朱夏, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 冨田育義, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   83rd   ROMBUNNO.PA152   2018年3月

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    記述言語:日本語  

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  • シリコン電極板を用いた薄型燃料電池の開発―異形電解質膜の適用―

    櫛田優太, 澤田明日香, 河野公一, 大柴雄平, 山口猛央, 早瀬仁則

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   85th   ROMBUNNO.1A21   2018年2月

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    記述言語:日本語  

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  • 固体アルカリ燃料電池の高耐久化へ向けた芳香族系高分子電解質膜の開発

    榊原朱夏, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 冨田育義, 山口猛央, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 29 )   110   2017年10月

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    記述言語:日本語  

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  • 常温作動可能なイオン認識ゲート膜の開発

    浅野陽佑, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 29 )   111   2017年10月

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    記述言語:日本語  

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  • 常温作動型分子認識ゲート膜の開発

    浅野陽佑, 大柴雄平, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   49th   ROMBUNNO.PA242   2017年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 固体アルカリ燃料電池用高耐久芳香族系高分子電解質の開発

    榊原朱夏, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 冨田育義, 山口猛央, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   66 ( 2 )   ROMBUNNO.2Pf082   2017年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 生体分子認識ゲート膜型センサにおける新規分子認識法の構築

    奥山浩人, 大柴雄平, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   66 ( 1 )   ROMBUNNO.3Pc087   2017年5月

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    記述言語:日本語  

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  • 生体分子認識ゲート膜の高感度化・汎用化に関する検討

    奥山浩人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 大橋秀伯, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   82nd   ROMBUNNO.PB250   2017年3月

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    記述言語:日本語  

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  • SAFC用芳香族系高架橋型アニオン交換膜の架橋密度制御と電池性能評価

    服部謙吾, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   82nd   ROMBUNNO.PA181   2017年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 低EW細孔フィリング電解質薄膜の開発および固体高分子形燃料電池としての発電評価

    戸松仁, 大柴雄平, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   82nd   ROMBUNNO.PC253   2017年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 高耐久芳香族系アニオン交換膜の開発と燃料電池への応用

    榊原朱夏, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 冨田育義, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会大会(Web)   2017   ROMBUNNO.C119 (WEB ONLY)   2017年

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    記述言語:日本語  

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  • 検体透過式検出法を用いた生体分子認識ゲート膜の細孔開閉制御

    奥山浩人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 山口猛央

    膜シンポジウム   ( 28 )   96   2016年11月

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    記述言語:日本語  

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  • 生体分子認識ゲート膜を用いた検体透過式在宅診断システムの構築

    奥山浩人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 大橋秀伯, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   48th   ROMBUNNO.LP273   2016年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 細孔フィリング法を用いたPEFC用低EW電解質薄膜の開発

    戸松仁, 大柴雄平, 大橋秀伯, 大橋秀伯, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   48th   ROMBUNNO.LP128   2016年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 芳香族高架橋型電解質を用いたSAFC用アニオン伝導性細孔フィリング膜の設計開発

    服部謙吾, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   48th   ROMBUNNO.LP129   2016年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池の高性能・高耐久化へ向けた膜電極接合体の構造制御

    大柴雄平, 大柴雄平, 鈴木悠人, 黒木秀記, 黒木秀記, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   48th   ROMBUNNO.T124   2016年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 低EWパーフルオロスルホン酸ポリマーを充填したPEFC用細孔フィリング薄膜の開発

    戸松仁, 大柴雄平, 大橋秀伯, 大橋秀伯, 山口猛央, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   65 ( 2 )   ROMBUNNO.3Pd046   2016年8月

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    記述言語:日本語  

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  • 生体分子認識ゲート膜を用いた新規分子検出法の構築

    奥山浩人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 大橋秀伯, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   65 ( 2 )   ROMBUNNO.3Pc113   2016年8月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池用芳香族細孔フィリング膜の架橋密度が諸物性へ与える効果

    服部謙吾, 宮西将史, 宮西将史, 大柴雄平, 大柴雄平, 山口猛央, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   65 ( 2 )   ROMBUNNO.3Pb058   2016年8月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池の高性能化へ向けた電解質膜の薄膜化と水移動解析

    大柴雄平, 大柴雄平, 樋浦純矢, 鈴木悠人, 山口猛央, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集   38th   29   2016年4月

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    記述言語:日本語  

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  • 架橋型分子認識ゲート膜における新規シグナル増幅法の開発

    奥山浩人, 大橋秀伯, 大柴雄平, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集   38th   62   2016年4月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池における電解質膜の薄膜化と水移動解析

    大柴雄平, 樋浦純矢, 鈴木悠人, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   81st   ROMBUNNO.C322   2016年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 超格子白金合金触媒を用いた固体高分子形燃料電池における膜電極接合体の高耐久化に関する研究

    輿石朱里, 黒木秀記, 黒木秀記, 大柴雄平, 田巻孝敬, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   81st   ROMBUNNO.ZBP211   2016年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 急性心筋梗塞診断用膜のためのペプチド固定化ポリマーの特性解析

    市橋秋人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   81st   ROMBUNNO.ZAP134   2016年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池における高性能化へ向けた触媒層構造制御と性能解析

    鈴木悠人, 大柴雄平, 大柴雄平, 黒木秀記, 黒木秀記, 山口猛央, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   81st   ROMBUNNO.ZBP310   2016年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 高IEGパーフルオロスルホン酸系ポリマーのプロトン伝導機構の解析

    上口憲陽, 今井英人, 大柴雄平, 田巻孝敬, 田巻孝敬, 山口猛央, 山口猛央

    電池討論会講演要旨集   56th   168   2015年11月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池におけるMEAの構造制御と性能解析

    鈴木悠人, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   47th   ROMBUNNO.ZA2P19   2015年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 急性心筋梗塞診断用分子認識膜へ向けたペプチド固定化ポリマーの開発

    市橋秋人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   47th   ROMBUNNO.ZB2P39   2015年9月

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    記述言語:日本語  

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  • PEFCにおける膜内水移動解析と電池性能予測

    大柴雄平, 大橋秀伯, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   47th   ROMBUNNO.D308   2015年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 超格子白金合金触媒を用いたPEFC用高耐久膜電極接合体の開発

    輿石朱里, 黒木秀記, 黒木秀記, 大柴雄平, 田巻孝敬, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   47th   ROMBUNNO.ZA2P28   2015年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 急性心筋梗塞診断用分子認識ゲート膜の開発

    市橋秋人, 大柴雄平, 大橋秀伯, 黒木秀記, 山口猛央

    日本膜学会年会講演要旨集   37th   120   2015年4月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池の発電性能の向上に向けた膜‐電極接合体の構造制御

    樋浦純矢, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   80th   ROMBUNNO.YD306   2015年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 電極上の固定化酵素活性向上へ向けた研究

    森田直樹, 田巻孝敬, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   80th   ROMBUNNO.XA150   2015年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 全固体アルカリ燃料電池用膜‐電極接合体における構造制御と発電特性の評価

    樋浦純矢, 大柴雄平, 山口猛央

    電気化学会大会講演要旨集(CD-ROM)   82nd   ROMBUNNO.3B26   2015年3月

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    記述言語:日本語  

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  • 細孔フィリング電解質膜を用いた全固体アルカリ燃料電池の開発・解析

    鈴木悠人, 黒木秀記, 黒木秀記, SAILAJA G.S, 大柴雄平, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   79th   ROMBUNNO.SC2P22   2014年2月

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    記述言語:日本語  

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  • グルコースを燃料とする酵素型バイオ燃料電池の高出力密度化 (有機エレクトロニクス)

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 358 )   29 - 32   2013年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    酵素型バイオ燃料電池は酵素を触媒に用いることで、安全・安心なグルコースなどを燃料にできるため、人体の近くで使用するポータブル型機器や医療補助具などの電源として期待されている。しかし、低電流密度が課題であり、酵素から電極への電子伝達を仲介するメディエータを用いる場合、メディエータを固定化したポリマー(レドックスポリマー)の電子伝導率が低いことに起因する電子伝導律速であった。本研究グループでは、高伝導率な三次元カーボン電極と、グラフト重合によりカーボン表面へ固定化したレドックスポリマーにより電子伝導の機能を分担することで、レドックスポリマーの電子伝導距離を短縮し、律速過程を解消した酵素電極を開発した。

    CiNii Books

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  • 位置選択的コンジュゲートによる遺伝子組み換え酵素の活性・構造評価

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   78th   ROMBUNNO.L122   2013年2月

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    記述言語:日本語  

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  • 電解質膜における有機-無機界面高速プロトン伝導現象の発現と解明

    小川敬也, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 牛山浩, 山下晃一, 山口猛央

    電気化学会大会講演要旨集   80th   2013年

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  • シグナル応答型人工酵素の活性調節

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   61 ( 2 )   ROMBUNNO.2PD118   2012年9月

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    記述言語:日本語  

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  • 分子認識による活性制御型人工酵素の構築

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   43rd   ROMBUNNO.M203   2011年8月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 分子認識ポリマー・遺伝子組み換え酵素複合体による人工アロステリック酵素の開発

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   76th   ROMBUNNO.A314   2011年2月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • グルコースを用いた酵素型バイオ燃料電池 (特集 新たなる燃料電池への挑戦)

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    水素エネルギ-システム   36 ( 2 )   32 - 36   2011年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:水素エネルギ-協会  

    CiNii Books

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  • アビジンシグナルによる酵素の活性調節

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    酵素工学研究会講演会講演要旨集   66th   79   2011年

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 分子認識ポリマーと遺伝子組み換え酵素の複合化による人工アロステリック酵素の開発

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    高分子学会予稿集(CD-ROM)   59 ( 2 Disk1 )   ROMBUNNO.3PD132   2010年9月

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    記述言語:日本語  

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  • Evaluation of Immobilized Enzyme in a High-Surface-Area Biofuel Cell Electrode Made of Redox-Polymer-Grafted Carbon Black

    Takanori Tamaki, Atsushi Hiraide, Faizly B. Asmat, Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH   49 ( 14 )   6394 - 6398   2010年7月

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  • Isolation and analysis of a grafted polymer onto a straight cylindrical pore in a thermal-responsive gating membrane and elucidation of its permeation behavior

    Hidenori Kuroki, Hidenori Ohashi, Taichi Ito, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   352 ( 1-2 )   22 - 31   2010年4月

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  • アロステリック効果を有する分子認識ポリマー・酵素複合体の開発

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会年会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   75th ( 0 )   ROMBUNNO.N209 - 558   2010年2月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    J-GLOBAL

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  • Reentrant phase transition behavior and sensitivity enhancement of a molecular recognition ion gating membrane in an aqueous ethanol solution

    Ito, Taichi, Oshiba, Yuhei, Ohashi, Hidenori, Tamaki, Takanori, Yamaguchi, Takeo

    JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE   348 ( 1-2 )   369 - 375   2010年2月

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  • アロステリック効果を持つ分子認識ポリマー・酵素複合体の開発

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    酵素工学研究会講演会講演要旨集   64th   76   2010年

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 生体分子認識ゲート膜における金ナノ粒子透過性の評価

    菅原勇貴, 大橋秀伯, 田巻孝敬, 山口猛央, 黒木秀記, 伊藤大知

    日本膜学会年会講演要旨集   32nd   2010年

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  • 固体高分子形燃料電池の基礎と現状

    田巻孝敬, 山口猛央

    材料科学の基礎   2   9 - 15   2010年

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  • High-Voltage Operation of Polymer Electrolyte Fuel Cells under Low Humidity Condition with Pt-Co Catalyst

    Hiroshi Ishikawa, Takanori Tamaki, Taichi Ito, Hidenori Ohashi, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN   43 ( 7 )   623 - 626   2010年

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  • Novel mild conversion routes of surface-modified nano zirconium oxide precursor to layered proton conductors

    Ju-Myeung Lee, Yuma Kikuchi, Hidenori Ohashi, Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY   20 ( 30 )   6239 - 6244   2010年

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  • リン酸化ジルコニア系粒子表面でのプロトントランスファーの理論的解明

    小川敬也, 牛山浩, 山下晃一, 李柱明, 山口猛央

    分子科学討論会講演プログラム&要旨(Web)   4th   2010年

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  • 無機プロトン伝導体表面の官能基のプロトン伝導に対する作用の計算科学的解明

    小川敬也, 牛山浩, 山下晃一, LEE Ju-Myeung, 山口猛央

    電池討論会講演要旨集   51st   2010年

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  • 分子認識型人工アロステリック酵素の開発

    大柴雄平, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会秋季大会研究発表講演要旨集(CD-ROM)   41st ( 0 )   AC127 - 948   2009年8月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:The Society of Chemical Engineers, Japan  

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  • 分子認識性ポリマー複合型人工アロステリック酵素の開発

    大柴雄平, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    化学工学会関東支部大会研究発表講演要旨集   2009   89   2009年7月

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    記述言語:日本語  

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  • Modelling of Reaction and Diffusion Processes in a High-surface-area Biofuel Cell Electrode Made of Redox Polymer-grafted Carbon

    T. Tamaki, T. Ito, T. Yamaguchi

    Fuel Cells   9 ( 1 )   37 - 43   2009年2月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1002/fuce.200800028

    Scopus

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  • Modelling of Reaction and Diffusion Processes in a High-surface-area Biofuel Cell Electrode Made of Redox Polymer-grafted Carbon

    T. Tamaki, T. Ito, T. Yamaguchi

    FUEL CELLS   9 ( 1 )   37 - 43   2009年2月

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  • アロステリック効果を持つ分子認識ポリマー・酵素コンジュゲート体の開発

    大柴雄平, 田巻孝敬, 大橋秀伯, 伊藤大知, 平川秀彦, 山口哲志, 長棟輝行, 山口猛央

    酵素工学研究会講演会講演要旨集   62nd   80   2009年

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    記述言語:日本語  

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  • タンパク質リフォールディング支援膜の開発

    渡辺 麻衣子, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009 ( 0 )   647 - 647   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009f.0.647.0

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  • 高分子中の分子拡散性を予測するミクロ自由体積モデルにおけるパラメータシステム検討

    大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2009 ( 0 )   335 - 335   2009年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2009.0.335.0

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  • 浸透圧出力型生体分子認識ゲート膜における細孔内ナノ構造制御

    黒木 秀記, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008 ( 0 )   588 - 588   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.588.0

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  • 固体高分子形アルカリ燃料電池用新規芳香族系細孔フィリングアニオン交換膜の開発

    藤井 啓太朗, 山口 猛央, 伊藤 大知, 大橋 秀伯

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008 ( 0 )   261 - 261   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008f.0.261.0

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  • 細孔フィリング電解質膜を用いた固体高分子形アルカリ燃料電池の開発

    豊田 将平, 大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008 ( 0 )   260 - 260   2008年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008f.0.260.0

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  • グルコース燃料を用いたバイオ燃料電池の高出力密度化へ向けた開発

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    化学工業   59   1 - 5   2008年

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  • 分子認識ポリマーを用いた人工アロステリック酵素の開発

    鶴見 信幸, 伊藤 大知, 平川 秀彦, 山口 哲志, 長棟 輝行, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2008 ( 0 )   343 - 343   2008年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2008.0.343.0

    J-GLOBAL

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  • Immobilization of hydroquinone through a spacer to polymer grafted on carbon black for a high-surface-area biofuel cell electrode

    Takanori Tamaki, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    Journal of Physical Chemistry B   111 ( 34 )   10312 - 10319   2007年8月

     詳細を見る

    記述言語:英語   出版者・発行元:American Chemical Society  

    DOI: 10.1021/jp074334n

    Scopus

    PubMed

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  • Immobilization of hydroquinone through a spacer to polymer grafted on carbon black for a high-surface-area biofuel cell electrode

    Takanori Tamaki, Taichi Ito, Takeo Yamaguchi

    JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B   111 ( 34 )   10312 - 10319   2007年8月

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  • 高分子ミクロ構造に基づく燃料電池用細孔フィリング電解質膜の開発

    豊田 将平, 原 伸生, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   1218 - 1218   2007年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007f.0.1218.0

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  • 新規ユニバーサル拡散モデルを用いた多成分系物質拡散の予測

    大橋 秀伯, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   793 - 793   2007年

     詳細を見る

    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.793.0

    researchmap

  • イオン応答マイクロカプセルリアクタの開発と集積システム

    赤松 憲樹, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2007 ( 0 )   781 - 781   2007年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2007.0.781.0

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  • High-surface-area three-dimensional biofuel cell electrode using redox-polymer-grafted carbon

    Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    Industrial and Engineering Chemistry Research   45 ( 9 )   3050 - 3058   2006年4月

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1021/ie051142a

    Scopus

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  • High-surface-area three-dimensional biofuel cell electrode using redox-polymer-grafted carbon

    T Tamaki, T Yamaguchi

    INDUSTRIAL & ENGINEERING CHEMISTRY RESEARCH   45 ( 9 )   3050 - 3058   2006年4月

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  • グルコース燃料を用いた高密度集積型バイオ燃料電池の開発

    田巻 孝敬, 山口 猛央

    燃料電池   6 ( 1 )   83 - 88   2006年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:燃料電池開発情報センター  

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  • Development of a Direct Glucose Biofuel Cell with a Novel High-Density Enzyme Electrode

    Takanori Tamaki, Takeo Yamaguchi

    6 ( 1 )   83 - 88   2006年

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  • 生体分子応答性ハイドロゲルの開発

    稲垣 勝久, 赤松 憲樹, 伊藤 大知, 山口 猛央

    化学工学会 研究発表講演要旨集   2005 ( 0 )   40 - 40   2005年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 化学工学会  

    DOI: 10.11491/scej.2005f.0.40.0

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  • シリカライト膜による有機溶媒の分離(共著)

    上野 航, 野村 幹弘, 山口 猛央, 中尾 真一

    膜   23 ( 1 )   38 - 43   1998年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:THE MEMBRANE SOCIETY OF JAPAN  

    Zeolite membranes have potential to separate organic solvents. Several research groups reported separation performance of zeolite membranes. However, separation mechanism through zeolite membranes is not clear. The separation mechanism through a silicalite membrane have been investigated in this article. Pervaporation of various organic solvents and sorption measurements of binary components were performed. Separation mechanism was discussed by adsorption-diffusion model with permeance and overall diffusion coefficient in the membrane calculated using sorption measurements. Permeance ratio of ethanol/benzene or ethanol/water were 4.0 and 5.8, respectively. The silicalite membrane showed ethanol selective sorption, and the concentration of sorbed liquid was almost same as the permeate vapor. For binary components mixture, diffusion coefficient in the membrane of both components were almost the same, although diffusion coefficient of single component were fairly different. The single file diffusion should occur in the membrane, and each diffusion coefficient greatly depends on the coexistence molecules.

    DOI: 10.5360/membrane.23.38

    CiNii Books

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    その他リンク: https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00051386849?from=CiNii

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講演・口頭発表等

  • Carbon-Free Connected Pt-Co Nanoparticle Catalysts with Chemically Ordered Structures for Enhancing Oxygen Reduction 国際会議

    Qiancheng Liao, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    2024 AIChE Annual Meeting  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Carbon-Free, Core-Shell Connected Nanonetwork Electrocatalysts with Enhanced Oxygen Reduction Activity and Durability for Polymer Electrolyte Fuel Cells 国際会議

    Aparna Chitra Sudheer, Gopinathan M. Anilkumar, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    2024 AIChE Annual Meeting  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • カーボンナノチューブで修飾した親水性ガス拡散層

    武藤豪志, 七島祐, 黒木秀記, 山口猛央

    第65回電池討論会  2024年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Connected Platinum–Based Catalysts and Carbon-Free Cathode Catalyst Layers for High-Performance PEFCs 国際会議

    H. Kuroki, K. Sasaki, Q. Liao, Takeo Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Structural and Compositional Tuning of Platinum Alloy Nanowires for Enhanced Oxygen Reduction Reaction 国際会議

    P. V. Subha, H. Kuroki, G. M. Anilkumar, Takeo Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Challenges in Accurate Calculation of Electrochemical Reactions Using First Principles Calculations: Water Adsorption on Pt(111) Surface Under Applied Potential 国際会議

    M. Shishkin, Takeo Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Control of Reaction Environment for Selective Ethylene Production By Electrochemical CO2 Reduction 国際会議

    T. Tamaki, N. Matsuyama, T. Shibata, K. Handa, Takeo Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Development of Highly Durable Anion Exchange Membrane and the Utility for Aemwe Cells 国際会議

    N. Yanagibashi, S. Nagatsuka, Y. Ozawa, M. Nakano, H. Sato, K. Nishikwa, K. Nagashima, K. Uchida, S. Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Electrolyte-Modulated Electrodeposition of Co-Mo Catalysts for Enhanced Alkaline Hydrogen Evolution for Anion Exchange 国際会議

    Gopinathannair, Madhavikutty Anilkumar, Yotaru Fujii, Abin Sebastian, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    2024 AIChE Annual Meeting  2024年10月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 水電解アノード反応におけるニッケル系リン酸化物触媒の安定性挙動

    菅原勇貴, 中瀬雄登, Anilkumar Gopinathan M., 鎌田慶吾, 山口猛央

    電気化学会第92回大会  2025年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 水電解アノード反応に対する極小ナノスピネル触媒の元素効果の解明

    菅原勇貴, 岩瀬和至, 飯村玲於奈, 藪貴, 奈須滉·松井, 雅樹, 本間格, 山口猛央, 小林弘明

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 機械学習による親水性ブラシへのタンパク質吸着現象解析

    奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • アンチファウリング性に優れた膜透過型イムノセンサのシステム設計

    山下浩輝, 奥山浩人, 山口猛央

    膜シンポジウム2024  2024年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • アンチファウリング膜設計に向けた双性イオンポリマーブラシへのタンパク質吸着挙動解析

    大浦真実, 奥山浩人, 黒木秀記, 山口猛央

    膜シンポジウム2024  2024年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アンチファウリング膜の防汚性向上に向けた双性イオンブラシ構造の検討

    吉田あづ希, 奥山浩人, 宮西将史, 山口猛央

    膜シンポジウム2024  2024年11月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • マンガン系準安定ナノスピネルの新展開—水電解電極反応に対する元素効果の解明—

    菅原勇貴, 岩瀬和至, 小林弘明, 本間格, 山口猛央

    第24回東北大学多元物質科学研究所研究発表会  2024年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • Systematic material design and development for polymer electrolyte fuel cells andanion exchange membrane water electrolysis 招待 国際会議

    Takeo Yamaguchi

    19th Aachener Membran Kolloquium  2024年12月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(基調)  

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  • Necessity of a Hydrogen Society and Recent Development of AEM Water Electrolysis 招待 国際会議

    Takeo Yamaguchi

    International Symposium on Green Transformation Initiative and Innovative Zero-Carbon Energy Systems  2024年12月 

     詳細を見る

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(基調)  

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  • アニオン交換膜型水電解用電解質膜・電極触媒・セルの設計・開発 招待

    山口猛央

    日本化学会 第105春季年会 (2025)  2025年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(基調)  

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  • アニオン交換膜形燃料電池カソード用卑金属酸化物触媒の高活性化に向けた設計指針獲得

    田口耀裕, 菅原勇貴, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 実験と計算を用いたAEM型水電解用膜電極接合体のシステム設計

    清水優哉, 奥山浩人, 黒木秀記, 宮西将史, 山口猛央

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アニオン交換膜型水電解における水素発生卑金属電極触媒の開発

    小原一世, 菅原勇貴, 山口猛央

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アンチファウリング膜設計に向けたポリマー表面改質とタンパク質吸着挙動解析

    大浦真実, 奥山浩人, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会 第90年会  2025年3月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • PEFC用白金合金ナノ粒子連結触媒とカーボンフリー触媒層の開発, 招待

    黒木秀記, 田巻孝敬, 山口猛央

    第31回燃料電池シンポジウム  2024年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 卑金属水素発生電極触媒の探索と活性に対する重要因子の解明

    小原一世, 菅原勇貴, 山口猛央

    第31回燃料電池シンポジウム  2024年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • ニッケルリン酸化物を用いたアニオン交換膜型水電解用卑金属アノード触媒層の開発

    山岡雄貴, 黒木秀記, 中瀨雄登, 菅原勇貴, 奥山浩人, 鎌田慶吾, 山口猛央

    第31回燃料電池シンポジウム  2024年5月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アニオン交換膜型水電解における膜特性の水電解性能への影響

    清水優哉, 奥山浩人, 黒木秀記, 宮西将史, 山口猛央

    日本膜学会第46年会  2024年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 機械学習による双性イオンポリマーブラシへのタンパク質吸着現象の理解

    奥山浩人, 菅原勇貴, 山口猛央

    日本膜学会第46年会  2024年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Design and synthesis of durable ether free aromatic anionexchange membranes for fuel cell and water electrolyzer application 国際会議

    Shoji Miyanishi, Takeo Yamaguchi

    World Fuel Cell Conference 2024 (WFCC 2024)  2024年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Development of carbon-free connected Pt-Co catalysts with enhanced ORR performance in PEMFC 国際会議

    Liao Qiancheng, Hidenori Kuroki, Takeo Yamaguchi

    World Fuel Cell Conference 2024 (WFCC 2024)  2024年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Machine Learning–aided Understanding of Protein Adsorption on Zwitterionic Polymer Brushes 国際会議

    Hiroto Okuyama, Yuuki Sugawara, Takeo Yamaguchi

    14th Conference of Aseanian Membrane Society  2024年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Synthesis and property of polyfluorene-based membrane for gas separation under humidified condition 国際会議

    Shoji Miyanishi, Kaede Matsuta, Takeo Yamaguchi

    14th Conference of Aseanian Membrane Society  2024年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • アニオン交換膜形燃料電池のためのカソード用卑金属酸化物触媒の開発

    田口 耀裕, 菅原 勇貴, 黒木 秀記, 山口 猛央

    化学工学会 第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 優れた酸素発生反応活性を示す水電解用ニッケルリン酸化物型電極触媒の開発

    菅原 勇貴, 中瀬 雄登, Anilkumar Gopinathan, 鎌田 慶吾, 山口 猛央

    化学工学会 第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • アニオン交換膜型水電解における水素発生反応用卑金属触媒の設計指針の提案

    小原一世, 菅原勇貴, 山口猛央

    化学工学会第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アンチファウリング膜設計に向けた双性イオンポリマーブラシの構築と特性評価

    大浦真実, 奥山浩人, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • アンチファウリング特性理解に向けた双性イオンポリマーブラシ上の水和挙動評価

    山下浩輝, 奥山浩人, 山口猛央

    化学工学会第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 膜間物質移動現象に着目した高性能アニオン交換膜型水電解の設計

    清水優哉, 奥山浩人, 黒木秀記, 宮西将史, 山口猛央

    化学工学会第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

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  • 卑金属多孔体アノード触媒と全芳香族高分子膜を用いたアニオン交換膜型水電解

    奥山浩人, 山﨑健也, 宮西将史, 黒木秀記, 山口猛央

    化学工学会第55回秋季大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • アニオン交換膜型水電解用エーテルフリー芳香族アニオン伝導膜の分子構造制御

    宮西将史, 山口猛央

    第73回高分子討論会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Efficient Oxygen Evolution Activity of Nickel-Based Compounds and Their Structural and Electronic Effects 国際会議

    Yuuki Sugawara, Yuto Nakase, Gopinathan M. Anilkumar, Keigo Kamata, Takeo Yamaguchi

    Pacific Rim Meeting of Electrochemical and Solid State Science (PRiME 2024)  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • Electrochemically Engineered Layer of γ–NiOOH with Fe Oxides on Nickel Foam for Durable Oxygen Evolution Reaction Catalyst for Alkaline Water Electrolysis 国際会議

    S. Narayanaru, G. M. Anilkumar, H. Kuroki, T. Tamaki, T. Yamaguchi

    PRiME 2024  2024年10月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 高分子電解質膜を用いた燃料電池・水電解材料・システムの最前線 招待

    山口猛央

    新化学技術推進協会(JACI)電子情報技術部会 ナノフォトニクスエレクロトニクス交流会 講演会  2024年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:新化学技術推進協会(JACI)CD会議室  

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  • 2050年から考える膜技術〜エネルギー材料から病気診断、水処理まで〜 招待

    山口猛央

    【機能化学研究委員会】 第12回(R6-3)定期研究会  2025年1月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 2050年のための膜技術〜エネルギー、医療、水処理〜 招待

    山口猛央

    膜分離技術振興協会 講演会  2024年5月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:東京「綿商会館」  

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  • 水素時代を見据えたAEM水電解と将来展望 招待

    山口猛央

    GXI産官学連携委員会 第6回総会  2024年6月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:くらまえホール  

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  • グリーン水素製造のためのアニオン交換膜型水電解のための材料およびシステムの設計 招待

    山口猛央

    新潟大学カーボンニュートラル融合技術研究センター研究会  2024年8月  日本エネルギー学会東北支部

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 実験・理論・データサイエンスの協奏に基づく高機能アンチファウリング膜の開発

    研究課題/領域番号:25K01561  2025年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 黒木 秀記, 菅原 勇貴, 奥山 浩人

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    配分額:18850000円 ( 直接経費:14500000円 、 間接経費:4350000円 )

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  • テーラーメード型アンチファウリング膜表面設計方法論の構築

    研究課題/領域番号:21H01686  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 菅原 勇貴, 奥山 浩人, 大柴 雄平, 田巻 孝敬

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    配分額:17160000円 ( 直接経費:13200000円 、 間接経費:3960000円 )

    本研究では、市販多孔質膜の表面状態を簡便に制御する膜表面改質法と水晶振動子マイクロバランス測定による精密改質表面のスクリーニング、及びデータサイエンスを駆使した水質ごとの表面設計手法を組み合わせ、それぞれの水質でファウリングを抑制する最適な膜表面をテーラーメードに設計する手法を確立することを目的とする。今年度は、様々な多孔質膜基材に修飾が可能なポリドーパミンを介した、双性イオンポリマーの簡便な膜表面精密制御法の開発を行った。まず多孔質基材を適切な条件でドーパミン水溶液に浸漬させたところ、膜細孔内に均一かつ非常に薄いポリドーパミン層を形成することに成功した。さらに、形成させたポリドーパミン層を修飾し、細孔内にClick反応活性な末端三重結合を高密度に導入した。このように表面修飾した多孔質膜基材に対して、原子移動ラジカル重合によって、ポリマー長を制御しながらアジド末端を有する双性イオンポリマーを合成し、高反応性、高選択性のClick反応を用いて膜表面に固定化することに成功した。また、固定化時の溶媒を適切に選択することで、ポリマー鎖の広がりを高度に制御することができ、細孔内ポリマーの固定化密度を精密に制御することに成功した。さらに作製した双性イオンポリマー精密修飾膜に対して、蛍光標識されたウシ血清アルブミンを用いた静的なファウリング評価を行い、非常に高いアンチファウリング特性を有していることを確認した。

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  • テーラーメード型アンチファウリング膜表面設計方法論の構築

    研究課題/領域番号:23K21055  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 菅原 勇貴, 奥山 浩人, 大柴 雄平, 田巻 孝敬

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    配分額:17160000円 ( 直接経費:13200000円 、 間接経費:3960000円 )

    本研究では、市販多孔質膜の表面状態を簡便に制御する膜表面改質法と水晶振動子マイクロバランス測定による精密改質表面のスクリーニング、及びデータサイエンスを駆使した水質ごとの表面設計手法を組み合わせ、それぞれの水質でファウリングを抑制する最適な膜表面をテーラーメードに設計する手法を確立することを目的とする。ポリドーパミンを介した双性イオンポリマーの膜表面修飾では、ポリドーパミン層の安定性や脱離の課題が残っていた。今年度は、熱アニーリングを行うことでポリドーパミン層の安定性を向上することを目指した。この工程を行うことにより、より精緻な密度制御が可能になるだけでなく、ポリドーパミン層の剥離の課題が解決された。さらに溶媒種をさらに増やすことで、制御できる密度範囲を向上することに成功した。機械学習においては、まず文献を収集し、欠損値のない100以上のサンプル数からなるデータセットを作成した。さらに、線形および非線形回帰手法により予測モデルを構築し、学習されたモデルを用いて様々な水質条件下におけるタンパク質吸着量のブラシ密度・分子量依存性を予測した。その結果、ポリマー分子量よりも密度の影響を大きく受けることが示されるとともに、吸着が生じる特異的な領域が存在することが示唆された。また、吸着現象をさらに詳細に調査するため、QCM-D装置を用いてBSAおよびフミン酸溶液を用いて吸着性を測定した。機械学習の結果を基に、pH、イオン強度に特に焦点を当て、溶液条件やポリマー密度、長さを変更して系統的にファウリング挙動を調査し、機械学習への展開に向けたデータの収集を行った。

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  • MOFを基盤としたカーボンアロイ触媒および高性能非白金燃料電池の設計・開発

    研究課題/領域番号:15F15377  2015年11月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    山口 猛央, UNNI SREEKUTTAN

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    配分額:2400000円 ( 直接経費:2400000円 )

    Development of cost-effective electrocatalyst for oxygen reduction reaction (ORR) for low-temperature fuel cells (Solid proton/alkaline conducting membrane fuel cells) is one of the major priority research worldwide. In the present case, we have synthesized trimetallic zeolitic imidazole framework (t-ZIF) and used it as a single precursor for the preparation of the precious metal-free catalyst. t-ZIF contain Co, Fe, and Zn as metal centres and 2-methylimidazole as a ligand. During carbonization, t-ZIF produces nitrogen and Fe/Co-Nx doped carbon/ carbon nanotubes alloyed with metal/metal oxide particles encased inside the carbon structures (FeCo-NCZ). Since the electrocatalyst developed from a single precursor, a uniform distribution of active reaction centres (Fe-Nx, Co-Nx, pyridinic/graphitic coordinated nitrogen, etc.) on the surface of the electrocatalyst is obtained. Highly porous nature of the carbon achieved by the leaching-out of Zn at high temperature. The peculiar morphology and reasonably good surface area assist better mass transport and fast electron transport. ORR performance of FeCo-NCZ in alkaline (0.1 M KOH) condition shows the onset potential and half-wave potential of 1.04 V and 0.91 V vs. RHE respectively, which is more positive to commercial Pt/C catalyst. FeCo-NCZ reduces oxygen molecule through direct 4 e- pathways and shows reaction kinetic similar to Pt/C. More importantly, FeCo-NCZ displays high fuel tolerance and electrochemical stability in alkaline condition even at 60 oC. Our study shows FeCo-NCZ is a suitable alternative to Pt/C.

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  • ペプチドアプタマーを用いた分子認識診断膜およびシステムの設計・開発

    研究課題/領域番号:15H02315  2015年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    山口 猛央, 大橋 秀伯, 大柴 雄平, 田巻 孝敬, 菅原 勇貴

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    配分額:44070000円 ( 直接経費:33900000円 、 間接経費:10170000円 )

    本研究は、生体システムの精緻で高度な制御機構から発想して、多孔質膜細孔内を反応場として有効利用した、新しい簡易医療診断用機能膜システムを設計・開発した。本課題で開発したプラズマグラフト重合法により作製した膜型センサは、膜細孔内に標的タンパク質を認識するセンサー部位を、高密度かつ均一に有していることを示した。反応場である膜細孔内に、対流により積極的に標的タンパク質溶液を透過させることで、この膜型センサは、高い感度及び選択性を有するにもかかわらず、測定時間を従来の検出技術よりも大幅に短縮することに成功した。

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  • 多重モード応答型分子履歴認識ゲート膜の開発

    研究課題/領域番号:24360326  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯, 大柴 雄平

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    配分額:19110000円 ( 直接経費:14700000円 、 間接経費:4410000円 )

    生体においては極微量のシグナル分子の存在を記憶することで、多彩で柔軟な生命現象を発現することが知られている。本研究においては、pHなどの履歴に応じて複数の準安定な相(多重相)を採りうるポリアンフォライトに、シグナルイオン認識部位(クラウンエーテル)を導入した分子認識ポリアンフォライトを創出し、これを多孔質基材にリニアポリマーとしてグラフト固定化した新規ゲート膜を設計・作製した。そしてこの膜が環境履歴に応答して透過機能が変化する機能や化学的論理ゲート機能等、多様な高機能を発現する分子履歴認識ゲート膜であることを示した。

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  • 次世代型高性能バイオ燃料電池の構築

    研究課題/領域番号:21360388  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 伊藤 大知, 田巻 孝敬, 大橋 秀伯

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    配分額:17680000円 ( 直接経費:13600000円 、 間接経費:4080000円 )

    本研究では、酵素を触媒に用いて、グルコースなど生体に安全・安心な燃料を電気エネルギーへ変換するバイオ燃料電池の高電流密度化へ向けた検討を行った。実用化水準の高電流密度を実現する可能性を有するレドックスポリマーをグラフト重合したカーボン三次元酵素電極において、電流密度を抑制している主要因が、酵素がカーボンへ物理吸着する際の変性・失活であることを示した。また、酵素の失活抑制に有効な手法を開発した。

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  • 超分子化学/遺伝子工学融合による人工アロステリック酵素の開発

    研究課題/領域番号:21656213  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    山口 猛央, 長棟 輝行, 山口 哲志, 平川 秀彦, 伊藤 天知

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    配分額:3200000円 ( 直接経費:3200000円 )

    生体内に存在するアロステリック酵素は、分子シグナルにより活性を厳密に制御され、生体恒常性を保つ鍵分子である。本研究ではこの機能に創発され、特定イオンを認識して膨潤・収縮するイオン認識応答ポリマー(分子認識ユニット)と、酸化還元酵素であるシトクロムP450(酵素ユニット)のコンジュゲイションを実現し、イオンシグナルにより自身の触媒活性を自律的に制御する人工アロステリック酵素を創製することを目的として研究を行った。
    本研究実現の鍵は、P450camの触媒活性を維持しながら、反応部位付近にイオン認識ポリマーを結合する厳密なナノ構造制御である。遺伝子工学的手法を利用し、不要なシステイン残基をセリン残基に置き換え、新たに反応活性部位付近にシステインを導入した組み換え体P450camを大量精製するスキームを確立した。さらに、末端にビニルスルホン基を持つイオン認識ポリマーを重合した。両者をコンジュゲイションする手法を、(1)温度、(2)pH、(3)ジビニルスルホン添加量、(4)還元剤添加量などを変えて検討した。GPC、SDS-PAGE、MALDI-TOF-MSなどによって、コンジュゲイト前後の分子量を比較することによって、確かにコンジュゲイションの確認を行った。この中でも、特にチオール基の定量を行うことによって、コンジュゲイションが起こることを確認した。さらに人工アロステリック酵素の酵素活性を測定した。この結果ナトリウム環境下とカリウム環境下で、酵素活性が10%程度変化した。本研究のコンセプトの基本コンセプトを示すことができた。
    今後、人工アロステリック酵素の反応メカニズムを解明するために、共鳴ラマンスペクトル、ESR(電子スピン共鳴)、UV-visスペクトルなどの測定により、野生型・変異型・コンジュゲイトにおいて、反応中心のヘム鉄がどのような影響を受けるか、あるいは酵素近傍の水の状態がどう変化するか、あるいはポリマーの膨潤・収縮による基質の接近阻害効果はどのように効果を発揮しているか、などを検証することによって、更なる研究の深化が可能になると考えられる。これにさらにフィードバックをかけることによって、より大きな酵素活性の差を生みだす分子設計が可能になる。

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  • 人工細胞集積型・次世代マイクロリアクタ・システムの構築

    研究課題/領域番号:19360358  2007年 - 2008年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

    本研究では、環境応答型マイクロカプセルの開発を行った。マイクロカプセルのシェル部分に環境応答ポリマーをグラフト重合させ、コア部分に酵素を導入することで、人工細胞に見立てたマイクロカプセルを作成した。さらに、逐次的な反応系を持つ複数のマイクロカプセルの連携により、従来型反応器では困難なノイズキャンセリングが実現できることを、数値シミュレーションを用いて証明した。

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  • 人工細胞型新規マイクロリアクタの開発

    研究課題/領域番号:16360390  2004年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央

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    配分額:15100000円 ( 直接経費:15100000円 )

    本研究ではコア・シェル型のマイクロカプセルのコア部に、反応部位である酵素グルコースオキシダーゼ(以下GOD)を封入し、シェル部の多孔膜細孔内部にpHに応じて相転移を示すN-isopropylacrylamide-Acrylic acid(以下NIPAM-AA)共重合ポリマーをグラフト固定した、新しいマイクロカプセルリアクタを開発した。系のpHが高いときには細孔内部のpH認識ポリマーが親水性となり、系中に存在する基質であるグルコースは細孔内部に拡散しGOD触媒反応が進行する。pHが低いときには細孔内部のpH認識ポリマーが疎水性となり、系中に存在するグルコースは細孔内部に拡散しにくく、GOD触媒反応が進行しない。一般に酵素封入マイクロカプセルは内部に封入する酵素活性の失活が問題となる。さらにこの酵素封入マイクロカプセルに環境応答性能を付与する化学的手法も検討が不十分なのが現状である。本研究ではこれらの問題点を解決するため、マイクロカプセルを調製後に酵素溶液に含浸することでマイクロカプセル内に酵素を封入し、この酵素封入マイクロカプセルにプラズマを照射し、その後にグラフト重合手法を用いてシェルの細孔内部にpH認識ポリマーを固定する新しい方法を適用した。プラズマ照射によってマイクロカプセル表面の膜細孔が活性化されラジカル反応開始点が形成されるが、カプセル内部に封入したGODの活性は維持され、プラズマ照射および、その後のグラフト重合反応において酵素活性はほぼ失活しないことを発見した。グルコースの拡散実験を行ったところ、pH5.0のときとpH4.0のときのグルコース透過係数は2.6倍であった。さらにGODを封入してpH認識ポリマーを固定したマイクロカプセルリアクタにグルコースを添加して反応性を確認した。pH5.0のときの反応性は、pH4.0のときの2.7倍であることが分かった。

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  • ナノ構造制御による新規な液体用高分子分離膜の設計

    研究課題/領域番号:15360410  2003年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    溝口 健作, 松井 誉敏, 山口 猛夫

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    配分額:5200000円 ( 直接経費:5200000円 )

    ポリビニルアルコール(PVA)をベースとした有機液体用高性能分離膜のナノ構造制御について検討した。ブレンドおよび鹸化によるPVAのケン化度制御と製膜、ベンゼン(Bz)/シクロヘキサン(ChX)および物性の類似したトルエン(TOL)/メチルシクロヘキサン(MCX)を対象とした分離性能評価(浸透気化法、PVと略称)を行い、一方で、膜内収着量測定、熱測定による結晶化度評価など膜の構造・特性についての評価を行った。さらにこれらの結果をもとに、膜膨潤に与える膜内外圧力差、網目による弾性の効果をフローリーハギンス式をもとに検討した。また膜強度向上の観点から、新たなPVA架橋方法について検討した。
    1.市販の低ケン化度PVA素材をケン化して製膜し(単独膜)、あるいは2種の市販PVA素材をブレンドして平均ケン化度の異なる種々のPVAブレンド膜を調製した。これらの膜でBz/ChX混合溶液のPV分離を行い、平均ケン化度69%の膜が高い分離性能を示すことを確認した。
    2.単独膜、ブレンド膜についてBz/ChX混合溶液での膜内溶解量を測定し、この種の膜でのPV分離性能は溶解性が支配的であることを明らかにした。
    3.ブレンド膜について、TOL/MCX系での分離実験を行い、Bz/ChX系とほぼ同様な結果を得た。
    4.以上の結果をもとに、膜のナノ構造と分離性能の関係についてモデル的な検討を行い、網目の弾性効果を考慮することで膜性能予測が可能であることを明らかにした。
    5.PVA膜の熱架橋条件について検討を深め、比較的温和な条件での熱架橋とこれにもとづ耐水化が可能であることを明らかにした。

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  • バイオ燃料電池の設計・開発

    2003年

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    資金種別:競争的資金

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  • ナノおよびミクロ構造制御による新規イオン伝導膜の創製

    研究課題/領域番号:13134204  2001年 - 2005年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特定領域研究

    金村 聖志, 門間 聰之, 山口 猛央, 武井 孝, 濱上 寿一, 須田 聖一

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    配分額:121900000円 ( 直接経費:121900000円 )

    直接メタノール形燃料電池(DMFC)に使用する新規プロトン伝導性膜としてポーラスセラミックスあるいはポーラスポリマーにプロトン伝導性材料を充填したコンポジット膜の開発を行ってきた。機械的強度の高いシリカ、ポリイミドを用いて規則的に配列した孔を有する多孔質膜を得ることに成功した。これらの多孔質基材を用いることで電解質の膨潤が機械的に抑制され、形態安定性に優れた電解質膜を得ることに成功した。その結果、メタノール透過性をNafion【○!R】膜等のパーフルオロスルホン酸系電解質膜の数十分の一以下までに低減させることに成功し、DMFCの目標であるメタノール濃度10mol dm^<-3>(32wt%)の水溶液を用いて高い燃料電池性能を世界で初めて実現した。電解質膜のコストに関しても、従来品の数十分の一以下を達成した。これらの研究は、D01班と共同で透過型電子顕微鏡を用いてコンポジット膜中における電解質の含浸状態を観察し、コンポジット膜の特性とナノ構造との相関性を明らかにしたことで大きく推進された。また、C01班で合成した常温溶融塩をシリカ多孔体に充填して高温無加湿下で100時間以上安定に作動するコンポジット電解質膜の開発に成功し、車載用を目標とした次世代DMFCへの展望を得た。
    発電特性を向上させるための研究として、電気化学的インピーダンス測定などの基礎的な立場から研究を進め、膜と電極の接合方法が重要であることを明らかにした。接合性を向上させる一つの方法として、シリカ多孔質膜のスルホン化処理が有効であることを見出し、発電特性を向上させることに成功した。別の方法として、電気泳動法を用いた電極作製について検討を行い、触媒利用率を従来の倍以上に向上させることに成功した。本手法は高性能な膜・電極接合体の作製法としてElectrochemical SocietyのTechnical Highlightで全世界に紹介された。

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  • 情報認識膜を用いた自律代謝型組織の構築

    研究課題/領域番号:13450326  2001年 - 2003年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    山口 猛央, 高羽 洋允, 酒井 康行, 中尾 真一

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    配分額:14800000円 ( 直接経費:14800000円 )

    生体膜ではイオンゲートが存在し、イオンシグナルが来たときにだけ細孔を開閉する。情報伝達シグナルにより細胞内外の特定イオンや物質の濃度を調節することが可能である。人工膜中にセンサー(包接ホスト)やアクチュエーター(環境応答ゲル)を組み合わせ、シグナルを認識したときにだけ細孔を高速に開閉する分子認識イオンゲート膜の開発に成功している。この膜はカリウムなど特定イオンが来たときにだけポリマー鎖が細孔内で膨潤し細孔を閉じる機能を有する。
    本研究では、この情報シグナル認識機能を人工代謝機能へと応用した新規なハイブリッド型人工臓器を提案する。情報認識膜の表面に細胞を成長させる。細胞の一部が死滅すると全体の細胞へ悪影響を与え(生体では炎症など)、機能を維持できない。多くの細胞はカリウムポンプにより細胞内でカリウム濃度が高い状態を維持している。通常、細胞内部でのカリウムイオン濃度は4000ppmであり、血漿中の濃度は200ppmである。細胞が死滅すると細胞膜が破壊されカリウムイオンが外部へ流れ出す。膜がこの情報物質を認識し死滅細胞近辺だけポリマー鎖が膨潤し親水化すると、死滅細胞近辺の細胞が表面から剥がれる。さらに膜細孔も閉じ細胞質は透過側へは流れでない。拡散によりカリウムイオン濃度が低下するとポリマー鎖は収縮し、初めの状態と同じように細胞が増殖し細胞組織を再構成する。これを繰り返すことにより、常に組織は新しい細胞と代謝され、長期間機能を維持する。生体においては、食細胞などにより細胞が消化され代謝が促進されているが、ここでは人工膜界面が細胞死の情報を認識し代謝する役割を担う。死細胞から放出されたカリウムイオンを膜が認識し、死細胞を選択的に系から除去できることを確認した。さらに、炎症性物資をも除去することにより、このシステムでは素早く細胞が復元されることも確認した。

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  • 計算機化学を利用した高選択性ゼオライト触媒膜の理論設計と開発

    研究課題/領域番号:12450307  2000年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高羽 洋充, 山口 猛央, 中尾 真一

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    配分額:14400000円 ( 直接経費:14400000円 )

    本研究の目的は計算機化学と膜透過理論を組み合わせた新しい触媒膜の設計方法論を提案するとともに、その方法論をゼオライト触媒膜によるパラキシレン生成プロセスに適用し、理論設計結果に基づいた触媒膜の開発を行うことである。本年度は、分子シミュレーションにおいて計算に最も時間を要する原子間ポテンシャルを確率論的に取り扱うことができる新規非平衡系メソスコピック・モンテカルロ法ソフトウエアの開発を行い成功した。このソフトウエアでは、透過・拡散とともに触媒反応も同時に考慮することが可能であり、触媒膜を用いたプロセスでの転化率や透過係数を推定するとともに、充填型触媒反応器との性能比較を行うことも可能である。現在、開発されたプログラムを用いて、ゼオライト触媒膜が充填型触媒反応器よりも有利になるような反応系の探索、およびトルエンとメタノールからのキシレン合成を例にとりMFIシリカライト触媒膜の性能予測、およびこの反応系においてパラキシレン転化率を最大にするようなゼオライト膜構造や膜厚の予測、および操作条件の探索を行っている。来年度はこれら理論計算の結果に基づき実際の触媒膜の開発を行う予定である。

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  • キラル分離を目指した環境応答性分子認識材料の創製

    研究課題/領域番号:12450315  2000年 - 2001年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    中尾 真一, 高羽 洋充, 新保 外志男, 山口 猛央

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    配分額:15100000円 ( 直接経費:15100000円 )

    本研究で提案する材料システムは、外部のわずかな環境変化に応答し分子認識能を大きく変化するホストを光学認識ホストと感温性ポリマーの組み合わせで開発する。また、この素材を多孔膜の細孔表面に固定した分離材料の開発までを目的とする。キラルクラウンまたはシクロデキストリンをペンダントに持つモノマーを合成する。感温性ポリマーとの共重合体を合成し、ホストゲストの安定性の温度依存性を確認する。さらにプラズマグラフトフィリング重合法を用い、多孔基材の細孔表面にグラフト鎖としてホストと感温性ポリマーの共重合鎖を固定した新規な分離材料を開発する。光学分割を目的とし、分離システムとしての性能を評価する。
    12年度はキラル認識能を有するキラルクラウン(CC)モノマーと感温性のNIPAMモノマーの共重合体による環境応答型光学分離材料を開発した。13年度は、光学認識能を同様に有するシクロデキストリン(CD)・モノマーをキラルクラウンの代わりに用い、さらに詳細な環境変化による錯体形成変化を検討した。CDモノマーとNIPAMの共重合体および多孔体細孔内にグラフト鎖として同共重合体を固定した膜の2種類を開発した。開発した共重合体および膜は、設計指針に従って、NIPAM鎖の膨潤・収縮によって錯体定数を10倍も変化させ、ゲストの分離を行うことを確認した。分離機能材料として使用できることを確認した。さらに、CDスペクトルにより、シクロデキストリンに捕捉されるゲストが、NIPAM鎖が収縮したときに高分子鎖の立体障害を受け、ゲストCD内に安定に存在できないことも確認した。

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  • 排水処理のための環境汚染物質認識型ゲート機能膜の開発

    研究課題/領域番号:11650794  1999年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    山口 猛央, 高羽 洋充, 中尾 真一

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    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    本研究では工場からの排水処理を目的とした毒物認識ゲート機能膜の作成及び排水処理システムの開発を行う。排水中の環境汚染物質としては重金属イオンを対象とする。多孔性基材内部にクラウンエーテル(CE)など包摂化合物を有する感温性ポリマーをグラフト鎖として固定する。CEは環状物質で、その環の大きさにより特定のイオンだけをホストーゲスト的に捕捉することができる。感温性ゲル中のホストがゲストを捕らえると、ポリマー全体の親疎水性が変化し、感温性ゲルの相転移温度がシフトすることが知られている。従って、この錯体形成により変化する相転移温度の間でこのシステムを用いれば、一定温度下でゲストが捕らえられたときにだけゲルが膨潤または収縮し細孔を開閉することになる。CEの種類を変化させれば、様々な重金属イオンに対応したゲート機能膜が開発できる。昨年度までに合成した膜を用い、イオンシグナルにより膜の分画分子量曲線が変化することを示した。
    1枚の膜で分子シグナルを認識して、分離性能を制御できる膜としての利用が可能である。また、将来の応用に向けて、用途に合わせた設計を行うために、応答機構を詳細に検討した。グラフトポリマー中のCEモノマーの濃度は7mol%であった。クラウン環はBa2+,Pb2+,Sr2+,K+を供給すると錯体を形成し、Li+,Na+,Ca2+とは錯体をほとんど形成しない。各イオンに関して今回作成したポリマーとの錯体定数を把握したが、モノマー単体の時よりも1桁程度低い値を示した。さらに、クラウン環が錯体を形成するとクラウン環周りの水が構造化され、相転移エンタルピーは減少し、相転移温度は高温側にシフトすることが分かった。錯体形成により周辺の水の状態を変化させ、金属イオンとの錯体定数が大きいホストを用いれば、極低濃度のイオンシグナルにも敏感に応答する膜の開発が可能となる。

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  • 新規分子シミュレーション手法による無機分離膜設計法の確立

    研究課題/領域番号:11555197  1999年 - 2000年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    高羽 洋充, 宮本 明, 山口 猛央, 中尾 真一, 高見 誠一, 久保 百司

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    配分額:13900000円 ( 直接経費:13900000円 )

    高温条件下や有機溶媒中で使われる無機分離膜の開発においては、特定の膜分離対象に最適化された膜を如何に迅速に開発できるがキーポイントとなる。しかしながら、無機膜はその材料によって構造も大きく異なり、また周期律表全ての元素を対象として開発が行なわれるため、試行錯誤的な実験が中心となり多大な労力が費やされている。また得られた膜が最高の性能をもつものかどうかの判定も難しい。そのため、理論的根拠に基づき、迅速な膜材料の開発を可能とする設計手法の確立が望まれていた。
    一方、分子シミュレーションを活用した材料設計では、非経験的に得られた原子間ポテンシャルのみから材料の物性を予測することができるため、膜材料の選定や性能予測に応用できる。しかしながら、これまでの計算手法のアプローチでは、コンピュータパワーの限界から、あまりにも計算時間がかかり過ぎ、実際の膜開発では役に立たなかった。
    本研究の目的は、高速に膜の分離現象を計算できる手法を開発し、分離対象に最適な無機膜を材料レベルから提示できる方法論を構築することである。本申請においては、大規模系を対象とした我々独自の複数のシミュレーション手法群として、グランドカノニカルアンサンブル分子動力学法、非平衡系モンテカルロ手法、非平衡系メソスコピック・モンテカルロ手法、そして分子動力学法とモンテカルロ法を併用した吸着・拡散理論に基づく性能予測手法を開発し、ゼオライト膜やシリカ膜など無機膜の性能予測に適用し、実験結果と比較し、その有効性を検証した。本研究で開発された手法群は、今後の無機膜開発において分子レベルからの設計手法を与えるものとして活用が期待される。

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  • 新規高分子電解質を用いた電気自動車用メタノール直接型燃料電池システムの開発

    研究課題/領域番号:10450292  1998年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    中尾 真一, 山口 猛央

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    配分額:14100000円 ( 直接経費:14100000円 )

    最も移動用電源として期待されているメタノール直接型固体高分子燃料電池では、燃料が液体である、改質器が不要なため頻雑な起動・停止にも耐えうる、負荷変動応答性も大幅に改善できる、触媒被毒が問題とならないなどの利点がある。しかし、以下の問題点も指摘されている。メタノール自身が固体高分子膜を透過し直接酸化されてしまう点、メタノールのアノードでの酸化反応活性が低い点である。酸化活性については作動温度を150℃以上にすることで、改善されることも報告されている。これらの問題点を克服できれば、電気自動車用電源として実用化が一気に進む可能性が高い。
    本研究ではメタノール直接型燃料電池用の新規高分子電解質を開発し、電気自動車用電源としての新しい燃料電池システムとしての性能を評価・実証することを目的とする。具体的にはプラズマグラフト重合法を用い、細孔充填型の新しい固体電解質を開発し、燃料電池システムを作成する。一般にポリマーは高温で軟化するが、熱分解する温度まではその性能を維持する。そこで耐熱性基材の細孔中にポリマーを化学結合させて埋め込めば、高温下でも基材骨格が膜の構造を維持し充填ポリマーの性能を発揮できるはずである。
    耐熱性の高い多孔性テフロン基材にアクリル酸およびビニルスルホン酸ナトリウムを重合し電解質膜を合成した。作成した膜は指針通りに基材細孔中にグラフト鎖が形成しており、細孔充填型電解質膜となっていた。スルホン酸など強酸基を導入するためには塩を重合系に入れることにより荷電反発を抑制する必要があった。プラズマ照射条件を制御することにより、膜厚方向に均一なグラフト重合相分布を実現した。作製された膜は比較的高いプロトン伝導性を示すことも確認した。最後に、アクリル酸を重合した膜は、常温でもナフィオンよりも高いメタノール透過阻止性能を示しただけでなく、180℃の高温まで安定したメタノール透過阻止性能を示した。

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  • 固体高分子形燃料電池及び燃料電池材料の設計・開発

    1998年

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    資金種別:競争的資金

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  • 排水中からの有機汚染物質除去を目的としたプラズマグラフトフィリング重合膜の設計

    研究課題/領域番号:09555236  1997年 - 1999年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    中尾 真一, 滝田 耕太郎, 山口 猛央

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    配分額:12900000円 ( 直接経費:12900000円 )

    本研究の目的は、溶媒処理、特に排水処理において高い性能を有するフィリング重合膜を用いて、それぞれの排水系に適した重合膜を設計することにある。設計のためには膜中での溶媒の溶解性・拡散性をそれぞれ予測し、フィリング重合膜の基材による膨潤抑制カと併せて分離性能を計算だけから予測する必要がある。様々な基材・充填ポリマーを設定し、分離膜が示すであろう分離性能を予測することにより、それぞれの排水処理に適した充項責ポリマーおよび基材強度を選ぶ。選択された素材および基材を用いて重合膜を作製することが本研究で行う設計・開発である。
    ゴム状ポリマー、ガラス状ポリマー、極性溶媒、非極性溶媒系のいずれにおいても、分子構造だけから実験値を予測する手法を開発した。アクリレートポリマーおよびメタクリレートポリマーを対象としてポリマー溶解性試験、拡散性試験、膜透過性試験を行い、高分手物性および膜性能を評価した。溶解性の推算には、非極性溶媒系に対してはUnifac-FM法、GCLF-EOS法を、極性溶媒系に対しては水素結合を考慮したLF-EOS-HB法を用いた。細孔中に充填されたポリマーの膨潤抑制挙動に関して、新たにモデルを構築した。細孔充填ポリマー中の拡散性に関しては自由体積理輪を適用した。ゴム状ポリマーだけでなく、ガラス状ポリマーヘも拡張できる理論を新たに提案した。これらを総合し、膜透過性の予測を行った。予測した溶解性、拡散性、膜透過性は、いずれにおいても実験値を良好に再現した。つまり、膜および溶剤の化学構造が分かれば、膜の透過性能を予測するモデル群を構築し、コンピュータ上でのスクリーニング試験を可能とする設計法をほぼ確立した。

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  • プラズマグラフトフィリング重合法を用いた有機・無機ハイブリッド膜の開発

    研究課題/領域番号:09750836  1997年 - 1998年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    山口 猛央

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    配分額:2200000円 ( 直接経費:2200000円 )

    本研究において、溶媒分離用フィリング重合膜のコンセプトを無機基材に応用し、有機-無機複合膜の開発を試みた。この膜は溶媒分離において、溶解選択性を有機充填ポリマーにより発現し、膜の膨潤を無機基材骨格により抑制することができる。無機基材を使用するため、高温での使用にも耐える分離膜となるはずである。
    昨年度はプラズマグラフト重合法により多孔性ガラス基材中の細孔をポリメチルアクリレートグラフト鎖で充填した膜の作製に成功した。本年度はこの重合法を多孔性セラミック基材に応用し、耐熱性および耐圧性に優れた複合膜の開発を目標とした。具体的にはセラミックにプラズマを照射した表面のグラフト重合反応性を確認し、多孔性セラミック細孔中に有機グラフト重合相を充填した膜の開発を行った。
    無機基材に対する低温プラズマを用いたグラフト重合反応では、基材表面の-OH基部分から重合反応が進むと考えられている。TG法により、セラミック基材表面の-OH基密度を測定した結果、シリカを含有するαアルミナ基材では酸処理により表面の-OH基密度は増加するが、純粋なアルミナ基材では増加しなかった。,Si-0-Si結合が酸によりシラノール基に変換されたと考えられる。また、グラフト重合反応においても酸処理をしたシリカ含有アルミナ基材では重合速度が向上した。純粋なアルミナ基材でも重合量を確認できた。また、重合相は化学的に安定であり、クロロホルム中での超音波洗浄においても剥がれることはなかった。グラフト重合相は多孔性基材内部の細孔中にも形成することが確認でき、指針にしたがったフィリング重合膜がアルミナ基材を用いても作製可能であることを明らかにした。最後に、作成した膜を用いてクロロホルム-ヘキサン系のPV分離実験を行ったが、安定な分離性能を示した。今後、構造を最適化することにより、高い分離性能および耐圧性が期待される。

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  • イオン応答性ゲート膜の開発

    研究課題/領域番号:09875189  1997年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  萌芽的研究

    中尾 真一, 山口 猛央

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    配分額:2100000円 ( 直接経費:2100000円 )

    本研究では特定イオンを認識して開閉するゲート機能を持つ膜を開発する。特に生体内で重要な機能を演じるカリウムイオン濃度を認識するゲート膜を開発する。カリウムイオン濃度と生体の異常とは密接な関係があることが知られている。多孔性基材内部にカリウムを補足するクラウンエーテル(CE)を有する感温性ゲルをグラフト鎖として固定するCEがカリウムイオンを補足するとゲル中での親疎水性のバランスが変化するため、CEを含む感温性ゲルの相転移温度(LCST)は変化するはずである。一定温度で供給液中のカリウム濃度を変化させれば、カリウムを補足していない状態ではゲルは収縮しているが、カリウムを補足すると膨潤する事になる。つまり微妙なカリウム濃度の変化によりゲル中に補足されるイオン濃度が変化し、ひいてはゲル自体の親疎水性も変化する。これによりグラフト鎖の膨潤・収縮を行い、基材細孔を開閉する。
    基材として多孔性高密度ポリエチレンフィルム、重合モノマーとしてn-イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)および新たに合成したベンゾ18クラウンを有するモノマーを用い、プラズマグラフト重合法により基材細孔表面にグラフト共重合鎖を固定した。
    FT-IRマッピング法を用いた構造評価の結果、CEを有するNIPAM鎖がほぼ均一に多孔性基材細孔中に固定できたことを確認した。また、固定したゲル鎖はCEにより補足されるカリウムまたはバリウムが溶液中に存在するときにだけ選択的にLCSTを変化させ、CEに補足されないカルシウム、ナトリウム濃度には殆ど影響を受けなかった。
    全イオン濃度を一定とし、カリウムを添加した供給液および添加しない供給液を交互に流した透過実験結果では、カリウムを流したときにのみゲル鎖が膨潤し、細孔を閉塞したため、透過液フラックスは数十分の一にまで減少した。この変化は可逆的であり、サイクルを繰り返しても同様の結果が得られ、またその変化は1分以内に終了した。
    本研究で目指したカリウムイオンを認識する人工ゲート膜の開発に成功した。

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  • 反応を伴う新規な分離手法の開発:反応性サイトを有する感温性ゲル薄膜

    研究課題/領域番号:08455362  1996年 - 1997年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    中尾 真一, 山口 猛央

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    配分額:7400000円 ( 直接経費:7400000円 )

    膜分離技術の成否は膜そのものの分離性能に大きく依存するが、従来の分離膜では分離困難な系が多々あった。本研究ではこれらの分離法として分離性能を膜素材自体の性質だけに頼らず、外部環境に応答して膜材質そのものを変化させることにより分離するシステムを開発した。
    膜の持つ吸着サイトに対し親和性のある特定溶質は、膜中で高濃度に濃縮され、親和性のない分子は透過する。その後、外部環境を変化させ膜形態が変化すると、膜中に高濃度に濃縮していた溶質が大量に透過する。この環境変化を繰り返すことにより膜が吸脱着を繰り返しながら特定成分だけが透過側にパルス的に分離れさる。このシステムでは脱着させるための溶離液を使う必要が無く、連続操作が可能となる。多孔性基材の孔表面に感温性鎖を固定し、その表面の親疎水性変化より吸脱着を行い、本研究で提案するシステムの有効性を検討した。具体的には多孔性基材としてポリエチレンまたはポリプロピレンを、感温性鎖としてn-イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)を用いた。感温性鎖の固定法としてはプラズマグラフト重合法を用いた。
    重合膜を用いた非イオン性界面活性剤(NP10)溶質の吸脱着を伴う透過実験を行った。フラックスは39℃でグラフト鎖が収縮し孔が広がるため高い値を示し、18℃ではグラフト鎖が膨潤するため数百倍程度低下した。この変化は速く、数分で膨潤・収縮変化は完了した。膜は多孔性であり、直鎖状のポリマーを用いているため、水のポリマー中への拡散が速く、膨潤・収縮変化が速やかに行われたと考えられる。
    今回提案したシステムの概念に従い、高温において膜は溶質を吸着し、低温に変化したときに透過側に濃縮した。今回提案した分離システムの妥当性を証明したことになる。より効率の良いシステムおよび膜を開発しているところである。

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  • オレフィン分離のためのソルト/ポリマー・ブレンド・キャリア輸送膜の設計

    研究課題/領域番号:08750879  1996年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  奨励研究(A)

    山口 猛央

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    配分額:1100000円 ( 直接経費:1100000円 )

    本研究では、銀ソルトをキャリアとする促進輸送膜の透過機構を検討し、そのベンゼン/シクロヘキサンの蒸気透過法による分離特性を評価した。銀ソルトをナフィオン粒子と共に担持したソルト薄膜を多孔性テフロン基材上に作製した。また、銀イオンで交換したナフィオンイオン交換膜とソルト膜の透過性を比較検討した。ソルトキャリア膜の透過機構としては、キャリア自体が膜中を拡散するモ-ビルキャリア機構とキャリアは移動せずベンゼンがキャリアと反応しながらホッピングして拡散する固定キャリア機構の2通りが考えられた。銀イオンの移動度と促進輸送性能を評価し、キャリアの移動が促進輸送に影響を与えているか検討した。
    ソルトキャリア膜、ナフィオンイオン交換膜それぞれの銀イオン移動度の湿度依存性を、インピーダンスアナライザーにより測定した。また、ベンゼン透過性の湿度依存性を測定した。銀イオン移動度およびベンゼン透過性に対する湿度の依存性はよく一致し、イオンの移動によって促進輸送効果が発現していることが分かった。つまり、キャリアがベンゼンと反応した後に、キャリアごとコンプレックスが膜中を移動するモ-ビルキャリア機構であると考えられる。
    それぞれの膜に対する湿度依存性は、ナフィオン膜の場合湿度が低い領域ではベンゼンの透過性が促進されないが、ソルト膜では低い湿度領域でも高いベンゼン選択透過性を示すことが分かった。実用的には、ソルト膜の方が有利になると考えられる。ソルト膜の場合、相対湿度30%以上で、ベンゼンのシクロヘキサンに対する選択性は300以上、フラックスは0.2kg/m^2h程度と極めて高い選択透過性を得ることができた。

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  • バイオシステムから発想した新規材料及びデバイスの設計・開発

    1995年

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    資金種別:競争的資金

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