リチウムの海水からの回収を目指した新規吸着剤の開発
| Project/Area Number |
23K21090
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| Project/Area Number (Other) |
21H01871 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
岡部 弘高 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90221142)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
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| Keywords | 海水溶存資源 / リチウム回収 / 吸着剤 / リチウム / 資源枯渇 / 高分子ゲル吸着材 / 資源捕集 / イオン吸着 / 希薄元素 / 海洋エネルギー資源 |
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| Outline of Research at the Start |
カーボンフリー社会を実現するために蓄電池は重要であり、蓄電池の材料としてリチウムを確保することが必要である。陸産リチウム資源は南米に偏っており、日本が将来的にリチウムを確保できるかは不透明である。そこで、海水中に稀薄ながら大量に溶存しているリチウムを回収する新規吸着剤を開発し、リチウム資源の確保手段を確立することが本研究の目標である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンフリー社会を実現し電気エネルギーを有効に使うために蓄電池は重要であり、安全で高性能な蓄電池が求められている。現在蓄電池の材料として使われているリチウムは、今後主役となると考えられている全固体電池でも重要であり、その元素番号の小ささから蓄電池応用でこれ以上の性能を発揮できる元素が現れることはないと考えられるので、リチウムを確保することが重要である。しかし陸産リチウム資源分布は偏在しており、日本が将来的にリチウムを確保できるかは不透明である。そこで、海水中に稀薄ながら大量に溶存しているリチウムを回収する新規吸着剤を開発し、リチウム資源の確保手段を確立することが本研究の目標である。
今年度はLi以外の元素がLi吸着に何らかの影響を与えて阻害していると考え、12C4の内径に近い元素、アルカリ金属、アルカリ土類金属を調査した。その結果、複合的な要因で吸着阻害を起こしている可能性を示すことができた。本質的阻害要因特定のために今後さらなる調査が必要である。実用化においては、イオン交換膜等を用いて阻害要因を取り除く方法も考えられる。
次に、Li吸着率向上を目的として吸着特性調査を行った。初めに、体積あたりの表面積を向上させ分配係数を比較し、結果として吸着効率の向上を示すことができた。今後さらなる表面積の向上を行うことで、より効率的な吸着が可能となると考える。また、温度、pHの違いによる吸着特性調査を行った。結果として、海水はリチウム吸着という観点においては最適な環境であることがわかった。今後阻害要因を取り除いた溶液で吸着を行う場合は、温度、pHを調整することで吸着効率を向上させることができるとわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験検討を進めて、吸着に関する知見を蓄えることが出来ていて、当初計画に沿っておおむね進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
リチウムの場合、水和の影響で実験検討は長い時間が必要となる。そこでより短期間で目標に近づくため、最終年度は、量子化学計算を中心としてリチウムの選択性とその阻害要因についてより詳しく理解することを目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
