1997 Fiscal Year Annual Research Report
ガス拡散電極の大型化に関する反応工学と設計手法の開発
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08555187
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| Research Institution | THE UNIVERSITY OF TOKYO |
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Principal Investigator |
幸田 清一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (10011107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相川 洋明 三井化学(株), 主席部員
王 曉琳 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (50272357)
亀山 秀雄 東京農工大学, 工学部, 教授 (10114448)
長本 英俊 工学院大学, 工学部, 教授 (40111471)
須藤 雅夫 静岡大学, 工学部, 教授 (80154615)
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| Keywords | ガス拡散電極 / 酸素ガス陰極 / ソーダ電解 / 電極設計 / 電極大型化 / 電極触媒 / 過電圧解析 / プロセスシミュレーター |
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| Research Abstract |
1.食塩電解技術の省エネルギー化をはかるため、現在のイオン交換膜法技術をベースに、ガス拡散電極を陰極に導入する反応工学を検討するのが目的である。詳細には、ガス拡散電極大型化のための最適の触媒型ガス拡散電極の構造解析と機能解析、大型化に伴う化学工学的諸問題に対して反応工学的な解析を進め、大型電極設計指針を明らかにし、さらに反応装置工学的、プロセス設計的課題に対し実用化に必要な工学的基礎手法を確立する。
2.研究対象は大きく分けて、(1)耐久、大型化電極の解析と開発研究、(2)大型化のための化学工学的、反応工学的諸問題の解決、(3)電極開発とスケールアップとの相互に関連した電解槽構造設計、最適運転条件の検討のためのプロセスシミュレーション手法の開発の3者である。さらにこれらの成果を実用的な場で検討する必要がある。(1)の分野では須藤が「ガス拡散電極の作成条件検討と設計研究」の分担課題のもとに、電極作成条件の試験として、電極のPTFE含有量および触媒種といった電極組成を変え、電極特性に与える影響について検討した。またアルカリ電解質による電極劣化を定量化し、劣化のメカニズムを考察した。(2)の分野においては、幸田と王が共同して、「ガス拡散電極大型化のための化学工学的解析」「反応工学設計」の課題名で電極のモデル化を行い、スケールアップに伴う液圧の高さ方向の分布の発生の効果や、電極の細孔構造のモデルに基づく過電圧の解析を進めた。(3)の分野では、長本が「ガス拡散電極電解槽の基礎設計研究」、亀山が「ガス拡散電極システムのプロセスシミュレーター開発」を進め、それぞれ、モデル電解槽、モデルシミュレーターの製作を行い、実用系との対応研究を進めた。実用面からは、相川らが、モデル小型電極から大型電極へ向けた実地の長期試験を行い、実用面での有望性を確認した。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Wang,Xiao-Lin(王、暁淋): "Scale-up and Modeling of Oxygen Diffusion Electrode for Chlorine-Alkali Electrolysis I.Analysis of Hydrostatic Force Balance and its Effect on Electrode Performance" DENKI KAGAKU. 65(12). 1002-1013 (1997)
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[Publications] Wang,Xiao-Lin(王、暁淋): "Scale-up and Modeling of Oxygen Diffusion Electrode for Chlorine-Alkali Electrolysis II.Effects of the Structural Paramciers on the Electrode Perfomance Bascd on the Thin-film and Flooded-Agglomerate Model" DENKI KAGAKU. 65(12). 1014-1025 (1997)
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[Publications] Hibino,Tsutomu(日比野、勉): "Effects of Holdups of Gas and Liqid Phases in Packed-bed Electrode on Current Efficiency of Electrochemnical Production of Hydrogen Peroxide" DENKI KAGAKU. 65(12). 1025-1030 (1997)
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[Publications] Sudoh,Masao(須藤、雅夫): "Impedance Analysis of Gas Diffusion Electrode of Oxygen Reduction for Novel Soda Electrolysis" Proceedings VoL 97-28 of the Electrochemical Society,in press. (1998)
