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Low-temperature catalytic dehydrogenation under an electric field

Research Project

Project/Area Number 21K04777
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
Research InstitutionKochi University

Principal Investigator

Ogo Shuhei  高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 准教授 (40707915)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords資源・エネルギー有効利用技術 / 脱水素反応 / 担持金属触媒 / 低温電場触媒反応 / 低級オレフィン製造
Outline of Research at the Start

本研究課題では,低級炭化水素のC-H結合活性化能を有し,外部電場印加によりプロトンを表面で伝導しうる「イオニクス担持金属触媒」の創製に取り組む。イオニクス担持金属触媒とのシナジー効果によって,「吸熱反応を低温で進めうる電場触媒反応」として,プロパンやブタンの単純脱水素反応をターゲットとし,従来に比して画期的な低温かつ炭素析出なく反応を進行させることを目指す。

Outline of Final Research Achievements

Pt catalysts supported on various metal cation-doped ceria supports (Pt/Ce1-xMOx) were prepared. Applying an electric field to the prepared Pt catalysts enabled to proceed the catalytic propane dehydrogenation even at 300 degree-C. In particular, when a gallium cation-doped support was used, the propane conversion rate was approximately twice as high as that when a cerium oxide support was used. Surface proton conductivity measurements revealed that doping the Ga cations increases proton conductivity, which was considered to be the reason for the improved catalytic activity by the Ga-doping. In addition, the developed Pt/Ce-Ga-O catalysts showed stable activity at least 5 hours under an electric field.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

担持金属触媒と外部電場とのシナジーにより,従来高温を必要とした低級アルカンの単純脱水素反応を,300℃以下の低温で進めうることを示した。本成果は,種々の吸熱反応の低温化に応用可能であり,高温を要する様々な化学反応の低温駆動が可能となる。大幅な低温化により,産業的にインパクトの大きい未利用低温排熱を活用した省エネルギー型の基礎化学品製造プロセスの実現が期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 電場触媒反応場による低温メタン転換2021

    • Author(s)
      小河脩平
    • Journal Title

      化学と工業

      Volume: 74 Pages: 363-363

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Ga ドープした担持金属触媒による低温電場アシストプロパン脱水素反応2023

    • Author(s)
      〇住吉虹輝,上田忠治,小河脩平
    • Organizer
      第12回次世代天然ガス利用を考える若手勉強会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Ga ドープした担持金属触媒による電場アシストプロパン脱水素反応2023

    • Author(s)
      〇住吉虹輝,上田忠治,小河脩平
    • Organizer
      石油学会第53回石油・石油化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 未利用資源有効利用のための低温触媒反応場2022

    • Author(s)
      ○小河脩平
    • Organizer
      触媒学会若手会 第32回フレッシュマンゼミナール
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 電場触媒反応を用いたプロパン脱水素2022

    • Author(s)
      ○住吉虹輝,上田忠治,小河脩平
    • Organizer
      石油学会第64回年会 第26回JPIJSポスターセッション
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Oxidative and non-oxidative dehydrogenation of light alkane at low temperature under electric field2022

    • Author(s)
      ○Shuhei Ogo, Koki Sumiyoshi, Tadaharu Ueda, Yasushi Sekine
    • Organizer
      Post symposium of TOCAT9
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 電場触媒反応による低温プロパン脱水素反応2022

    • Author(s)
      ○住吉虹輝,上田忠治,小河脩平
    • Organizer
      石油学会第52回石油・石油化学討論会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Pt担持触媒を用いた低温電場中でのプロパン脱水素反応2022

    • Author(s)
      ○住吉虹輝,上田忠治,小河脩平
    • Organizer
      触媒学会西日本支部第32回キャラクタリゼーション講習会
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  • [Presentation] La-Ca-Al-O系ペロブスカイト触媒を用いた電場中でのメタン酸化カップリング2021

    • Author(s)
      ○小河脩平,竹野 友菜,手塚 玄惟,上田 忠治,関根 泰
    • Organizer
      第51回石油・石油化学討論会
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  • [Remarks] 個人研究成果発信用HP

    • URL

      http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~ogo/

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  • [Remarks] Researchmap_小河脩平

    • URL

      https://researchmap.jp/7000005044

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  • [Remarks] 個人ホームページ

    • URL

      http://www.cc.kochi-u.ac.jp/~ogo/

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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