| Project/Area Number |
19H02506
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 27020:Chemical reaction and process system engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
牧 泰輔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10293987)
向井 紳 北海道大学, 工学研究院, 教授 (70243045)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | Electrochemical reactor / Fenton reaction / Permeable electrode / Microhoneycomb electrode / Electrochemical reaction / Microhoneycomb / Solution potential |
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| Outline of Research at the Start |
電気化学反応の飛躍的な効率向上（電極体積あたりの反応速度大）を目指し，導体（炭素）内のマイクロ流路壁を電極表面として利用する透水型電極を提案する。電極の設計のためには，マイクロ流路内の液電位の把握と制御が必要不可欠であり，構造が規定された（均一な流路径を持つ）マイクロハニカム炭素を用いて，液電位分布を実測するとともに電解質のイオン伝導度，流量等が動的応答に及ぼす影響を明らかにする。以上の結果から，マイクロ流路内での物質移動と電極反応を組み合わせた総括反応モデルを構築することを第一の目的とする。さらに，得られたモデルと反応実験の結果から，高効率な透水型電極を設計・製作し，実験により検証を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
Carbon electrode including microchannel was prepared utilizing fiber-templating method. Shrinkage of electrode during carbonization could be suppressed by mixing adding carbon to sol of raw material. Size of microchannel of carbon electrode is distributed from 0.03 - 0.05 mm, and pressure drop of water flow coincides with theoretical value, indicating that microchannel passes through the electrode. Electrochemical reduction of Fe3+ was performed using the novel flow-type electrochemical reactor, and it was suggested that diffusion of ions from outside of the electrode is rate-determining step whereas diffusion resistance to the reaction surface of the electrode. Model calculation in the microchannel support this hypothesis.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
効率的な電気化学反応器の開発としてマイクロ流路を有する透水型の炭素電極を作製し、液を流通させながらモデル反応で電気化学還元を進行させることに成功した。この形式の反応器はこれまでにない新しいものである。マイクロ流路内の反応について、種々の検討から物質移動を考慮した反応モデルを構築し、実験結果を表せることを示した。マイクロ流路内の電気化学反応というこれまでにない反応場のモデル化に成功しており、効率的な反応器開発に貢献できるものである。
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