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レアメタル問題対策の技術動向


 資源小国、工業大国の日本にあって、エネルギー危機に次ぐ大きな問題はレアメタル危機である。レアメタルは、昨今の急騰および急落などで先の読めない状態となっているが、自動車、IT製品等の製造に不可欠な素材であり、日本の産業競争力において重要な金属であることに変わりはない。
 これまでも、日本は、高品質のレアメタルを低コストで製造する技術開発で世界をリードしてきたが、今後は、代替材料の開発、材料の低減化技術においても、さらなる発展が必要となるであろう。また、眠れる資源と呼ばれる廃棄家電などからのレアメタル回収とリサイクル技術の追求は、日本の将来を左右するといって過言ではない。
   本書は、レアメタルに関する最新の動向を基に、その問題解決のための技術開発の状況と応用展開について収録したものである。


 ☆各種レアメタルの現状とわが国のレアメタル対策の概要
 ☆燃料電池、自動車排ガス浄化などの触媒における白金の減量化技術代替材料の開発
 ☆酸化物透明導電体におけるインジウム代替材料(ZnO膜、TiO膜、ポリマーなど)の開発動向
 ☆希土類磁石の使用量削減技術
 ☆希土類を用いた最新動向・
 ☆排材料、海水などからのレアメタル回収リサイクル技術

     □体裁 A4判 365ページ
    □価格 本体68,000円+消費税
    □送料 弊社負担
    □発行 2009年1月

章 目 次 

第1章 レアメタルの問題と国家対策
第2章 白金族に関する動向と対策
第3章 インジウムに関する動向と対策
第4章 希土類(レアアース)に関する動向と対策
第5章 その他のレアメタルの動向と対策
第6章 その他のレアメタルのリサイクル技術

詳 細 目 次

 
第1章 レアメタルの問題と国家対策 1
 1.1 レアメタルの動向 1
  1.1.1 レアメタル元素 1
   (1) レアメタルの定義 1
   (2) レアメタルの性格 2
  1.1.2 レアメタルの応用分野 3
  1.1.3 レアメタルの問題点 4
   (1) レアメタルの需要の急増 4
   (2) 需要の増加に応じた供給 4
   (3) 供給サイドの意図的な供給制限や供給抑制 5
 1.2 国家対策 8
  1.2.1 わが国のレアメタル対策プロジェクトの概要 8
  1.2.2 希少元素・規制元素・有害元素等の代替へ向けた戦略 9
   (1) 元素戦略とは 10
   (2) 元素戦略の内容 10
   (3) 政府内の動き 11
   (4) 経済産業省 11
   (5) 文部科学省 12
   (6) 関係府省の連携 12
   (7) 物質・材料研究機構(NIMS) 12
 1.3 レアメタルの需要・供給、価格動向および用途 15
  1.3.1 プラチナ(Pt) 15
  1.3.2 レアアース(希土類) 18
  1.3.3 インジウム(In) 23
  1.3.4 ニオブ(Nb) 26
  1.3.5 タンタル(Ta) 29
  1.3.6 ストロンチウム(Sr) 33
  1.3.7 ガリウム(Ga) 36
 1.4 鉱物資源のマテリアルフロー 39
  1.4.1 タングステン(W) 40
  1.4.2 リチウム(Li) 42
  1.4.3 ニッケル(Ni) 45
  1.4.4 クロム(CrV 48
  1.4.5 コバルト(Co) 50
  1.4.6 マンガン(Mn) 52
  1.4.7 パラジウム(Pd) 54
  1.4.8 ゲルマニウム(Ge) 57
  1.4.9 アンチモン(Sb) 59
  1.4.10 チタン(Ti) 61
  1.4.11 モリブデン(Mo) 64
  1.4.12 ホウ素(B) 66
  1.4.13 バナジウム(V)  68
  1.4.14 ビスマス(Bi) 70
  1.4.15 バリウム(Ba) 72
  1.4.16 タリウム(Tl) 75
 1.5 金属資源消費動向 77
  1.5.1 金属消費の経済成長とのデカップリング状況(物質・材料研究機構) 77
  1.5.2 2050年の金属使用量予測(物質・材料研究機構) 81
   
第2章 白金族に関する動向と対策 87
 2.1 燃料電池の白金族触媒に関する動向 87
  2.1.1 固体高分子形燃料電池の原理と特徴 87
  2.1.2 PEFCの開発動向 90
  2.1.3 代替技術 93
   (1) 燃料電池用白金代替触媒の研究開発動向(NEDO) 93
   (2) 炭素系非白金カソード触媒(群馬大学) 100
   (3) 燃料電池用カーボン触媒(日清紡績・東京工業大学) 103
   (4) 白金を用いないタンタル系PEFC用酸素還元電極触媒(横浜国立大学) 104
   (5) ジルコニウム系PEFC用酸素還元電極触媒(横浜国立大学) 107
   (6) PEFC酸素極用デュアル電極触媒(東京工業大学) 110
   (7) 非白金燃料電池電極触媒(ダイハツ工業) 113
   (8) 非白金(Co/Ni/Fe)触媒を用いた直接エタノール燃料電池(住友商事) 116
   (9) DMFCアノード材料用Pt-Ce高性能複合電極(物質・材料研究機構) 117
   (10) 直接エタノール形燃料電池の開発(東京工業大学) 120
  2.1.4 材料使用量削減技術 124
   (1) 固体高分子形燃料電池の電極触媒層のPt利用率向上(長岡技術科学大学) 124
   (2) 液晶鋳型法による白金ナノチューブの創製(宮崎大学) 128
   (3) 燃料電池の高性能化を実現する高活性新触媒(日立マクセル) 131
   (4) 電池寿命2倍を達成した燃料電池(日立マクセル) 133
 2.2 自動車排ガス浄化用白金族触媒に関する動向 134
  2.2.1 材料使用量削減技術 134
   (1) 排ガス浄化用インテリジェント触媒(ダイハツ・日本原子力研究所) 134
   (2) 排ガス浄化用自己再生型Rh, Ptベースペロブスカイト触媒(ダイハツ) 138
   (3) 貴金属の使用量を半減する排ガス処理用触媒(日産自動車) 140
   (4) シングルナノテクノロジーを活用した自動車用触媒(マツダ) 142
   (5) 排ガス浄化用新型触媒材料の開発(新日鉄マテリアルズ) 143
  2.2.2 材料代替技術 144
   (1) パラジウムだけで作動する触媒コンバーター(エフ・シー・シー) 144
   (2) 高効率NOx分解浄化電気化学リアクター(産業技術総合研究所) 146
 2.3 リサイクル技術 149
   (1) 電子材料・触媒スクラップからの貴金属回収(東京大学) 149
   (2) 廃電子機器から貴金属回収のためのゲル/液抽出プロセス(東京工業大学) 151
   (3) 廃液からの金属回収技術(産業技術総合研究所) 154
   (4) キトサン微粒子を用いた貴金属回収(宮崎大学)  156
   (5) 微生物の鉄呼吸による白金族回収(大阪府立大学) 157
 2.4 白金族金属に係わるその他の技術、情報等 157
   (1) パラジウム代替の水素透過合金(北見工業大学) 157
   (2) シングルサイト光触媒を利用したPtナノ粒子触媒(大阪大学) 160
   (3) 超臨界CO2共存下での電気めっきによるPd薄膜の作製(岐阜大学) 163
   (4) 平成21年度の希少金属代替材料プロジェクト(経済産業省) 167
   
第3章 インジウムに関する動向と対策 172
 3.1 酸化物透明導電体の概要 172
  3.1.1 酸化物オプトエレクトロニクス材料(物質・材料研究機構) 172
  3.1.2 透明導電性酸化物の現状と展望(東京工業大学) 175
  3.1.3 In2O3系高移動度透明導電膜(産業技術総合研究所) 177
 3.2 インジウム・スズ酸化物(ITO)に関する動向 180
  3.2.1 ITOの基礎物性 180
  3.2.2 ITOの製造方法 183
   (1) ITOターゲットおよびITO膜の製造方法
      (三菱UFJリサーチ&コンサルティング)
183
   (2) 高性能ITOスパッタリングターゲットの開発・実用化(日鉱金属) 186
  3.2.3 ITOの代替技術 189
   (1) プラズマ支援低温形成ZnO膜(山梨大学) 189
   (2) ZnO系ITO代替材料 193
   (3) 酸化亜鉛透明導電膜(高知工科大学) 196
   (4) ミストCVD法によるZnO系薄膜の製膜技術と物性(京都大学) 199
   (5) Nbドープ二酸化チタン薄膜の透明導電性(東京大学) 202
   (6) TiO2系透明導電体のスパッタ成膜技術(東京大学) 206
   (7) Mg(OH)2-C系透明導電膜(東海大学) 210
   (8) セメント鉱物C12A7の金属化(東京工業大学) 210
   (9) ITO代替ナノエレクトロニクス材料(SRI Consulting Business Intelligence) 215
   (10) 導電性高分子塗料(信越ポリマー) 216
   (11) 有機導電ポリマーを用いた透明電極(富士通コンポーネント) 220
   (12) 金属型と半導体型のカーボンナノチューブの分離技術
       (産業技術総合研究所)
222
 3.3 インジウムのリユース・リデュース・リサイクル技術 224
   (1) インジウムの資源動向と3R技術 224
   (2) インジウムの吸着技術(シャープ)  228
   (3) 安定したスポンジインジウムの析出方法(三菱マテリアル) 230
 3.4 酸化インジウム薄膜のその他の応用 234
   (1) 酸化インジウム薄膜の電界効果型薄膜トランジスタ活性層への応用
      (岐阜大学)
234
 3.5 ITOの生体影響 237
   (1) インジウム化合物およびインジウム・スズ酸化物の生体影響(九州大学) 237
   
第4章 希土類(レアアース)に関する動向と対策 243
 4.1 希土類磁石 243
  4.1.1 希土類磁石の材料使用量削減技術 243
   (1) 希土類磁石用Dyの減量・代替技術の開発(東北大学) 243
   (2) ナノコンポジット化による希土類元素低減磁石(物質・材料研究機構) 246
   (3) 粒界拡散法によるネオジウム系焼結磁石
       (信越化学、日立金属、アルバック)
248
   (4) 省Dyで高歩留まりのNd系焼結磁石の量産(インターメタリックス) 253
   (5) 高磁力等方性希土類ボンド磁石(東芝、大同特殊鋼) 255
  4.1.2 希土類磁石の材料代替技術 258
   (1) Dyフリー高性能異方性ナノコンポジット磁石(日立金属等) 258
   (2) 永久磁石を使わないSRモータ(長崎大学) 261
   (3) アモルファス金属による高効率モータの開発
       (日立製作所、日立産機システム)
263
  4.1.3 希土類磁石の生産動向等 264
   (1) ネオジウム磁石の世界生産量推移(NeoMag) 264
   (2) 日系ボンド磁石の生産動向(NeoMag) 265
   (3) 車載用Nd-Fe-B系磁石の動向(NeoMag) 267
   (4) 中国の輸出政策 2008年の輸出関税・許可枠(NeoMag) 267
   (5) 中国の希土類輸出・2007年(NeoMag) 270
 4.2 希土類を用いたその他の材料に関する技術等 273
  4.2.1 希土類蛍光体 273
   (1) 希土類蛍光体(新潟大学) 273
   (2) 長残光性蛍光体(日亜化学工業) 276
   (3) Scを含む新しいLED用蛍光体(三菱化学) 279
  4.2.2 イオン導電体 282
   (1) 希土類イオンが伝導する固体電解質(大阪大学) 282
   (2) 酸化物イオン導電体―希土類ドープ安定化ジルコニア(三重大学) 285
  4.2.3 高温超伝導体 288
   (1) イットリウム系高温超伝導体(芝浦工業大学) 288
  4.2.4 希土類合金   291
   (1) 希土類系磁性合金と水素吸蔵合金(新エネルギー・産業技術総合開発機構) 291
  4.2.5 不揮発性メモリ 295
   (1) アルミ陽極酸化膜を用いた次世代不揮発性メモリ(物質・材料研究機構) 295
  4.2.6 セリウムを用いたニューバイオテクノロジー触媒材料(東京大学) 298
  4.2.7 希土類酸化物の合成法 301
   (1) ソルボサーマル反応による希土類酸化物の合成(京都大学) 301
   
第5章 その他のレアメタルの動向と対策 309
 5.1 タングステン(W) 309
   (1) ウオームスプレー法によるWC-Co皮膜の開発(物質・材料研究機構) 309
   (2) 希少金属代替材料開発プロジェクト(経済産業省) 312
 5.2 タンタル(Ta) 314
   (1) タンタルの製造技術と用途(キャボットスーパーメタル) 314
   (2) タンタル代替ニオブコンデンサ(工学院大学) 318
   (3) タンタルのリサイクル(三井金属工業) 321
 5.3 ニオブ(Nb) 324
   (1) ニオブを巡る技術動向と今後の課題 324
 5.4 チタン(Ti) 327
   (1) チタンの特徴と生産 327
 5.5 ニッケル(Ni) 329
   (1) Ni代替ステンレス鋼(JFEスチール) 329
   (2) Liイオン2次電池用Fe系正極材料(三井造船、GSユアサ) 331
   (3) レアメタル代替で勝負 333
   (4) 晶析技術によるめっき老化液からのNiの回収技術(早稲田大学) 335
   (5) 無電解ニッケル廃液からの溶媒抽出法によるニッケルの回収
       (日本カニゼン)
338
 5.6 コバルト(Co) 341
   (1) コバルトフリーリチウムイオン二次電池正極材(住友化学) 341
 5.7 マンガン(Mn) 342
   (1) 層状マンガン鉱床 342
 5.8 ルテニウム(Ru) 346
   (1) 銅触媒での不斉水素化反応(高砂香料工業) 346
 5.9 官民連携でレアメタル確保 349
   
第6章 その他のレアメタルのリサイクル技術 352
 6.1 海水からのリチウム回収技術(北九州市立大学) 352
 6.2 重油燃焼灰からのバナジウム回収 (新興化学工業) 355
 6.3 溶融飛灰中レアメタル類の資源的価値(国立環境研究所) 358
 6.4 金属の高効率回収バイオ技術(京都大学) 361
 6.5 レアメタルを地域内でリサイクルする循環システム構築(茨城県他) 364

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