2019 Fiscal Year Annual Research Report
炭酸ガス電気化学的還元手法の閉鎖環境制御への応用研究
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15H04206
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
曽根 理嗣 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70373438)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅田 実 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20323066)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 航空宇宙環境 / 閉鎖環境 / 生命維持 / 炭酸ガス利用 / 燃料電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有人宇宙活動の長期化や拠点化が進む中では炭酸ガス有効利用は重要である。今日、炭酸ガス還元にはサバチエ反応が用いられる（CO2+4H2→CH4+2H2O）。この反応はメタンと水を生じる。水は活用されるがメタンは廃棄される為、閉鎖系物質収支はマイナスとなる。
また当該反応は一般に350℃以上で平衡になる発熱反応であり、高温維持の為のエネルギー投入と熱処理に課題が多い。提案者らは炭酸ガスの酸化力と水素の還元力に着目し、両者の間で燃料電池を構築し、電力と炭酸ガス還元体の同時創出に世界で初めて成功した。当該反応は100℃以下で維持が可能であり、外部エネルギーの投入は不要であり、「発電」が可能である。本提案ではヒトの生活に有効な生成物の選択性と収率の向上を図るために反応機構を解明し、当該技術の実利用を可能にするための研究を進めてきた。
触媒としてPt-Ruを使用し、反応メカニズム解明のための実験を展開した。
我々は従来、触媒として貴金属触媒を使用して当該発電の実験を進めてきた。一方、長岡技術科学大学において非貴金属系触媒を使用した場合に炭酸ガスの還元反応において高い電気化学活性が現れることが見いだされた。非貴金属系触媒は酸に溶解するため従来使用してきたNAFION系固体高分子膜の使用を避け、アニオン交換膜を固体電解質として使用することとしたが、従来のような有機物生成を検出することができなかった。そこで固体高分子膜をNAFION系膜としつつ、ガス拡散層に非貴金属系触媒を担持する手法の検討を進めた。また、サバチエ触媒として実績のある半導体系触媒を、特に炭酸ガス供給極側に使用する試みを進めてきた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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