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Solvation Structure and Dynamics in Elementary Reaction of CO2 Electrochemical Reduction

Research Project

Project/Area Number 18K05039
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

Umeki Tatsuya  佐賀大学, 理工学部, 准教授 (00384735)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords炭酸水素イオン / ギ酸 / NMR / pH / ギ酸イオン / 密度 / 電気伝導度 / 粘度 / 化学シフト / 自己拡散係数 / 縦緩和時間 / CO2 / 電解 / 溶媒和構造 / ダイナミクス
Outline of Final Research Achievements

An understanding of the solvation structure and molecular/ion dynamics for aqueous solutions of CO2 reduction products at the molecular level is important for improving the efficiency of CO2 electrochemical reduction. In this study, we focused on formic acid as a CO2 reduction product. We measured the longitudinal relaxation times and self-diffusion coefficients of formate ion in aqueous solutions with and without sodium hydrogen carbonate by means of NMR method. The rotational correlation times of formate ion in aqueous solutions with and without sodium hydrogen carbonate were determined. We discussed the ion dynamics of formate ion in aqueous solutions of sodium hydrogen carbonate. Moreover, we measured pH, density, electrical conductivity, and viscosity of aqueous solution of formic acid with and without sodium formate, and then discussed the acid dissociation equilibrium in aqueous solutions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CO2電気化学還元は,CO2を物質変換する方法の一つであり,水溶液中におけるギ酸イオンの溶媒和構造やダイナミクスなどの溶液構造に関する知見やギ酸イオンとギ酸分子の酸解離平衡に関する知見は,CO2からギ酸を生成する電気化学還元の高効率化や高速化において,重要な知見になるものと考えられる.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (19 results)

  • [Journal Article] CO2 Absorption Features of 1-Ethyl-3-methylimidazolium Ionic Liquids with 2,4-Pentanedionate and Its Fluorine Derivatives2019

    • Author(s)
      T. Umecky, M. Abe, T. Takamuku, T. Makino, M. Kanakubo
    • Journal Title

      J. CO2 Util.

      Volume: 31 Pages: 75-84

    • DOI

      10.1016/j.jcou.2019.02.020

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible Proton Conduction Mechanism in Pseudo-Protic Ionic Liquids: A Concept of Specific Proton Conduction2019

    • Author(s)
      Watanabe Hikari,Umecky Tatsuya,Arai Nana,Nazet Andreas,Takamuku Toshiyuki,Harris Kenneth R.,Kameda Yasuo,Buchner Richard,Umebayashi Yasuhiro
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry B

      Volume: 123 Issue: 29 Pages: 6244-6252

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b03185

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Development of CO<sub>2</sub> Separation Technology Using Ionic Liquids2018

    • Author(s)
      金久保光央、牧野貴至、梅木辰也
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 67 Issue: 5 Pages: 514-520

    • DOI

      10.2472/jsms.67.514

    • NAID

      130006742984

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2018-05-15
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  • [Journal Article] <i>In-Situ</i> Observation of Functional Solvents at High Pressures2018

    • Author(s)
      牧野貴至、梅木辰也、金久保光央
    • Journal Title

      The Review of High Pressure Science and Technology

      Volume: 28 Issue: 2 Pages: 88-94

    • DOI

      10.4131/jshpreview.28.88

    • NAID

      130007402252

    • ISSN
      0917-639X, 1348-1940
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      高椋利幸、櫻井裕之、川頭祐太郎、山田泰教、梅木辰也、小堤和彦
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      田代篤也、櫻井裕之、梅木辰也、高椋利幸
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      河村建、梅木辰也、高椋利幸
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      第55回化学関連支部合同九州大会
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      筒井源文、梅木辰也、冨永昌人
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      池田剛大、川頭祐太郎、貞包浩一 朗、岩瀬裕希、梅木辰也、小堤和彦、高椋利幸
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      田代篤也、櫻井裕之、梅木辰也、高椋利幸
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      河村建、高椋利幸、梅木辰也
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      筒井源文、梅木辰也、冨永昌人
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  • [Presentation] アルカノールアミンによるCO2化学吸収と電気化学的回収2018

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      筒井源文、梅木辰也、冨永昌人
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      トークシャワー・イン・九州2018
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  • [Presentation] CO2-captured アルカノールアミン水溶液からの電気化学的CO2回収法の評価2018

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      筒井源文、梅木辰也、冨永昌人
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      第64回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
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  • [Presentation] 宇宙機のためのイオン液体によるCO2除去に関する基礎研究2018

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      桜井誠人、島明日香、金久保光央、牧野貴至、梅木辰也
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      化学工学会第84年会
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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