| Project/Area Number |
22K20479
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
Naito Takahiro 名古屋大学, 未来社会創造機構, 特任助教 (80963991)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 電気化学 / 水電解 / 電極触媒 / アニオン交換膜形水電解 / 溶液化学 / 中性pH / アニオン交換膜 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Research at the Start |
再生可能エネルギーの積極導入のためには中核を担う水素製造装置、及び製造される水素に大幅なコスト低減が求められる。この要求に対し、本研究では、未実用だが高いコスト低減可能性を持つ中性pH水電解に着目し、その効率を実用レベルまで高めることを目指す。特に、水電解槽が操業される高反応速度で運転可能なアニオン交換膜(AEM)型水電解を対象とし、検討例の無い中性pH濃厚緩衝水溶液を電解質として用いることで、従来AEM型水電解の実用化を阻む安定性と価格に関する懸念を払拭する高効率な基礎的水電解槽の創出を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The AEM water electrolyzer is considered as a next-generation water electrolysis system for the utilization of renewable energy. The application of non-extreme pH electrolyte to AEM water electrolysis has a potential to solve disadvantages of the conventional AEM water electrolyzer such as poor stability. Electrolyte properties were carefully tuned to improve the performance of the AEM-type water electrolysis system. An electrolysis cell was designed and used to water electrolysis testing. The developed AEM water electrolysis system using potassium carbonate buffer solution exhibited high stability, demonstrating the potential of non-extreme pH AEM-type water electrolysis.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
脱炭素社会実現のための再生可能エネルギー大量導入の実現には水素の活用が必須である。中核を担う水電解装置には年間数百 GWの稼働量が求められるが、現状では数十 MWにとどまる。この差を埋めるには電解槽設置数の増加に加え、電解槽の低コスト化と水素製造速度の向上が不可欠であるが、現状では低コストと水素製造速度向上の両立は困難である。本研究で対象とした、AEM型水電解への中性pH条件の適用は、上記課題を解決しうる方策である。本研究では中性pHのAEM型水電解への高い適用可能性を示したものであり、今回の成果は再生可能エネルギー由来のクリーンな水素導入を推進するものである。
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