| Project/Area Number |
19K15683
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
|
|---|
| Research Institution | Tokai University |
|---|
Principal Investigator |
源馬 龍太 東海大学, 工学部, 講師 (10803546)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
|
| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
|
|---|
| Keywords | CO2メタン化 / 水素吸蔵合金 / アトムプローブ / メタン化 / LaNi5 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
大気中二酸化炭素濃度の上昇を緩和する方法の一つとして、大気中CO2のメタン化が注目されている。しかし、これまでに開発されたメタン化プロセスでは、最低でも200℃以上の高温が必要とされているため、省エネルギーの観点から異なるプロセスによる低温化が望ましい。本研究では、水素（H2）とCO2からメタン（CH4）を低温下で合成する方法として、水素吸蔵合金を用いたメカノケミカル反応を利用した合成法について検証し、さらに、反応その場ガス分析と、アトムプローブを活用した合金ナノ組織の詳細な元素分析により、低温下にて有効なメタン生成触媒の探索を目的とする。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年、地球温暖化の原因となりうる大気中の二酸化炭素（CO2）濃度が急激に増加しつつ
あり、これを緩和する一つの方法として、大気中CO2のメタン化がある。しかし、これまでに開発されたメタン化プロセスでは、最低でも200℃以上の高温が必要とされているため、省エネルギーの観点から異なるプロセスによる低温化が望ましい。本研究では、水素（H2）とCO2からメタン（CH4）を低温下で合成する方法として、LaNi5に代表される水素吸蔵合金を用いたメカノケミカル反応を利用した合成法について検証し、低温下にて有効なメタン生成触媒についての知見を得ることを目的としている。
令和元年度では、LaNi5を用いて異なるボールミリング時間におけるメタン生成量の変化について、GCを用いて定量的に検証した結果、ボールミリング時間の増加と共にメタン生成量が増加することが確認できた。同時に、ボールミリングに伴い粉末試料がアモルファス化していること、およびポット・ボール由来のFe、Crなどが試料中へ混入していることがXRD、EDX測定結果よりそれぞれ示唆された。そこで、ボールミリングの進行とともに変化するナノ構造化した組織のうち、メタン生成にポジティブに関わる組織について、アトムプローブ分析法（APT）により評価を行った結果、Niリッチの金属相と、La、Fe、Crおよびその混合物の酸化物および炭酸化物、炭酸水素化物等に相分離を生じていることが確認された。CO2雰囲気下でLa-Ni系試料をボールミリングした場合、CO2と試料が反応することが確認されており、直後にこの試料をH2雰囲気下でボールミリング処理をした結果、メタン生成が確認されたことから、APTにより確認された炭素を含む化合物がメタン生成の中間体として作用する可能性が示唆された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
APTによるナノ組織の評価については、ほぼ予定通り進めることができた。CO2雰囲気下で反応させた試料のAPT測定結果の解析は現在進行中である。初年度は遊星ボールミルを用いた実験を行ったが、現在、振動ボールミルとジーベルツ装置、GCを組み合わせた装置の製作を行っていることから、おおむね予定通りといえる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度より振動ボールミルとジーベルツ装置、GCを組み合わせた装置を用いた実験を行い、メカノケミカルプロセス中に発生するガスの圧力を測定しながらガス成分を“その場”で定性することにより、ミリング中に生じる反応について詳細に調べる予定である。
また、現在使用しているステンレスポットおよびボールでは試料中へのFe、Crの混入が避けられず、解析が困難となるため、Ni製のポットおよびボールを用いた実験を予定している。
|
Report
(1 results)
Research Products
(13 results)
