二酸化炭素リサイクルによる環境保全およびエネルギー供給のための新機能材料の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10355027
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 浅見 勝彦 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (20005929)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 嶋村 和郎 三井造船, つくば研究センター, 主任研究員 ; 幅崎 浩樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (50208568) ; 川嶋 朝日 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (50005964) ; 熊谷 直和 大機エンジニアリング, 研究開発部, 部長(研究職)
• Keywords: 二酸化炭素リサイクル / 地球温暖化 / 海水電解 / メタン化 / 酸素発生電極 / アモルファス合金触媒 / 水素発生電極 / マンガン酸化物

Research Abstract

海水電解用水素発生極として,電着法によりNi-Fe-C電極についで検討した。ニッケルに炭素を添加すると,水素発生の過電圧が低下し,活性が向上することが明らかとなった。ただし,カソード分極曲線におけるターフェル勾配には変化が見られず,水素発生のメカニズムには変化がないことが窺われた。ニッケルに鉄を添加しても水素発生の活性は向上し,さらに炭素を添加すると,大幅な活性の向上と耐久性の改善が認められた。したがって,ニッケルに鉄と炭素を添加した合金を電着法という安価な方法で作製することにより,優れた活性と耐久性を備えた水素発生電極が得られることが明らかとなった。
海水電解用酸素発生極として,アノード電着によりマンガン-モリブデン-タングステン酸化物を酸化イリジウム被覆チタン基板上に作製した。この電極はマンガン-モリブデン酸化物電極と同様のほほ100%の酸素発生効率を示し,さらに,酸素発生の活性もマンガン-モリブデン酸化物電極より高いことが明らかとなった。また,耐久性は90℃という高い温度で電着を行って電解中に溶解しない電極とし,さらに盛んに酸素発生が電着中に起こる条件で繰り返し電着を行うことにより剥離しにくい高耐久性電極が得られることが明らかとなった。
二酸化炭素のメタン化用アモルファス合金触媒の作製のために,大量生産に向いたガスアトマイズ法によりNi-ZrおよびNi-Zr-Sm合金を作製した。Ni-Zr合金の場合,単ロール法で作製したリボン状合金と異なり,緻密な酸化スケールが表面に生成して,均一にニッケルがジルコニアに分散した触媒が得られず,高活性は得られなかったが,サマリウムを添加することで酸化は加速され,単ロール法で作製した試料とほぼ同様に高活性な正方晶ジルコニア担持ニッケル触媒が得られた。

Research Products

• [Publications] K.Hashimoto: "Global CO_2 recycling-novel materials and prospect for prevention of global warming and abundant energy supply"Materials Science and Engineering. A267. 200-206 (1999)
• [Publications] M.Yamasaki: "CO_2 methanation catalysts prepared from amorphous alloys"Materials Science and Engineering. A267. 220-226 (1999)
• [Publications] A.Kawashima: "Ni-Mo-O cathodes for hydrogen evolution in electrolysis of hot concentrated sodium chloride solution"Materials Science and Engineering. A267. 246-253 (1999)
• [Publications] K.Fujimura: "Oxygen evolution on manganese-molybdenum oxide anodes in seawater electrolysis"Materials Science and Engineering. A267. 254-259 (1999)
• [Publications] K.Fujimura: "Anodically deposited manganese-molybdenum oxide anodes with high selectivity for evolving oxygen on electrolysis of seawater"J. Applied Electrochemistry. 29. 769-775 (1999)
• [Publications] K.Fujimura: "The durability of anodically deposited manganese-molybdenum oxide anodes for oxygen evolution in seawater electrolysis"Electrochimica Acta. (印刷中).
• [Publications] S.Meguro: "Electrodeposited Ni-Fe cathodes for hydrogen evolution"Fundamental Aspects of Eectrochemical Deposition and dissolution Including Modeling. (印刷中).