平成23年10月20日
独立行政法人日本原子力研究開発機構
財団法人 高輝度光科学研究センター
独立行政法人日本原子力研究開発機構（理事長 鈴木篤之。以下「JAEA」）の研究グループは、財団法人高輝度光科学研究センター（理事長 白川哲久。以下「JASRI」）と共同で、水素貯蔵材料として注目されているアルミニウム水素化物の放射光分光実験を実施し、水素原子とアルミニウム原子が、共通の電子を介して形成される共有結合で結合していることを明らかにしました。
究極のクリーンエネルギーとして注目されている水素をエネルギー源として利用するためには、大量の水素を貯蔵できるとともに、水素の貯蔵・放出過程を生活環境に近い圧力・温度で制御できる材料の開発が鍵を握ります。アルミニウム水素化物は、軽量でかつ水素を多量に貯蔵できる反面、貯蔵・放出過程には高温・高圧の条件が必要です。この解決にはアルミニウム原子と水素原子間の結合状態を把握することが不可欠ですが、これまで明確になっていませんでした。
そこで今回、大型放射光施設SPring-8において、アルミニウム単体金属とアルミニウム水素化物に対して軟Ｘ線分光を用いて電子状態を測定し、水素貯蔵前後での電子状態の変化を調べました。さらに、実験結果を理論計算から得られた電子状態と比較することにより、アルミニウムと水素の原子間には共有結合が形成されていることがわかりました。この結果は、これまでのイオン結合を主張する理論予測を覆すものです。水素とアルミニウムの原子間の結合様式の解明は、アルミニウム水素化物の水素貯蔵・放出過程の理解だけでなく、軽量で安価なアルミニウムを基盤とした新たな貯蔵材料設計への指針を与えることにつながると期待できます。
今回の研究成果は、JAEA竹田幸治 副主任研究員、斎藤祐児 副主任研究員、山上浩志 客員研究員（京都産業大学）、齋藤寛之 副主任研究員、町田晃彦 副主任研究員、青木勝敏 特定課題推進員と、JASRI室隆桂之 主幹研究員、加藤有香子 博士研究員（現、独立行政法人 産業技術総合研究所 研究員）、木下豊彦 主席研究員との共同研究によるもので、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の水素貯蔵材料先端基盤研究事業「水素と材料の相互作用の実験的解明」の委託を受け、SPring-8の利用研究課題として行われました。
本研究成果は、10月10日に米国物理学会誌Physical Review B Brief Reportにオンライン掲載されました。
以上