底泥有機物の電気化学特性の測定法、解析法の確立と底泥の燃料としての活用
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21H01437
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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 22040:Hydroengineering-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
日比野 忠史 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (50263736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
TOUCH NARONG 東京農業大学, 地域環境科学部, 准教授 (50707247)
中下 慎也 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (90613034)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 鉄鋼スラグ / 燃料電池 / CO2変換水素 / 水素生産 / カーボンニュートラル / ブルーカーボン / CO2固定 / 鉄鋼スラグ燃料電池 / カーボンネガティブ / 微生物燃料電池 |
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| Outline of Research at the Start |
底泥が持つ莫大なエネルギーを電力に転換する過程を高速化する機構を開発することを目的としている。微生物燃料電池SMFCにより底泥エネルギーの電力への高速転換研究では、底泥有機物の電気化学特性の測定法、解析法の確立と、底泥有機物の活用が必須目標である。このため、底泥有機物の通電（半導体）特性、静電付着力等の解析の基本となる金属イオン、土粒子等の無機物と有機物との相互作用を測定する技術を確立するとともに、電子伝達に関わる有機物反応を利用した新しいタイプの電子伝達システムを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
底泥が持つ莫大なエネルギーを電力に転換する過程を高速化する機構を産業廃棄物である鉄鋼スラグとCO2の供給により開発した。微生物燃料電池SMFCにより底泥エネルギーの電力への高速転換研究では、底泥有機物の電気化学特性の測定法を確立し、底泥有機物の半導体特性を確認した。底泥有機物の通電（半導体）特性は金属イオン、土粒子等の無機物との混合層での電界の形成，電子移動による電位分布の変動を測定することで確認した．拡散した汚泥を燃料とするSMFCの弱点である狭い電子回収範囲を，鉄鋼スラグを補助燃料とすることで，画期的に拡大できている．鉄鋼スラグを補助燃料とする本SMFCでは，世界レベルをはるかに超える高い電力（0.6 V，2.0 A/m2，1.2 W/m2）を獲得した．さらに本技術を応用して電子伝達に関わる有機物反応（電子の生産性と伝導性の向上）を利用した新しいCO2変換水素生産システムが開発され。水素生産力向上のため、電極を鉄鋼スラグに接触させて表面を正に印可すると，鉄鋼スラグ内部に含有されるFeが溶解して電子と鉄イオンが生成される現象を利用することにより、鉄鋼スラグからのFe溶出促進法、有機泥からの電子回収能の向上に成功した．SS-SMFC発電機構を活用したCO2変換水素の生産機構の生産性を高めたことにより装置の大規模化の基盤を構築できた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
