| Project/Area Number |
22K14483
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
西 政康 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70783645)
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| Project Period (FY) |
2024-01-17 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 炭素材料 / アンモニア合成 / ルテニウム / 助触媒 / 単層カーボンナノチューブ / セシウム |
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| Outline of Research at the Start |
アンモニアは肥料原料としてだけでなく、CO2を排出しない燃料としても注目されている。アンモニア合成過程におけるCO2排出量の削減に向けて、従来のハーバー・ボッシュ法よりも低温・低圧条件でアンモニア合成が可能な触媒の開発が必要となっている。炭素材料担体にRuおよびアルカリ金属などの助触媒を担持した触媒が低温・低圧条件で高い活性を示すことが報告されているが、炭素材料担体の触媒活性への寄与、活性サイトの構造など、活性発現機構については不明な点が多い。本研究では、反応中の触媒の構造解析に重点を置き、炭素材料担体Ru触媒の活性発現機構の解明を試み、更に高活性な触媒を開発するための指針を得る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモニア合成過程における二酸化炭素排出量の削減に向けて、再生可能エネルギー由来の電力を用いて水の電気分解によって得られた水素から、従来のアンモニア合成条件よりも温和な条件でアンモニアを合成するための触媒の開発が求められている。本研究課題では、高比表面積を有する炭素材料担体に金属触媒であるルテニウムおよび助触媒であるセシウムあるいはバリウムを担持した新規触媒の開発および活性発現機構の解明に取り組む。本年度はスーパーグロース法によって製造された単層カーボンナノチューブにルテニウムおよびセシウムを担持した触媒を調製し、再生可能エネルギー由来の電力を利用して製造された水素の供給を想定した変動条件でのアンモニア合成試験を行った。その結果、アンモニア合成反応の停止・再開を伴う温度や圧力の条件変動に対して、触媒活性が追従し、早期に安定するという優れた応答性を示すことを明らかにした。また、調製した触媒をペレット状に成型し、11-81気圧までの高圧条件でのアンモニア合成試験を行い、既存ルテニウム触媒より1.5倍程度高濃度のアンモニアを合成することに成功した。また、11-51気圧の圧力範囲において、アンモニア濃度が平衡近くに達するという高いアンモニア合成活性を示すことを明らかにした。また、温度380℃、圧力51気圧の条件で最大の活性を示し、従来のアンモニア合成条件よりも温和な条件で高濃度のアンモニアを合成できることを明らかにした。
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