2016 Fiscal Year Research-status Report
イオン液体の機能設計とアンモニア分離回収技術への応用
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15K18260
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
牧野 貴至 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 主任研究員 (70455153)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アンモニア / イオン液体 / 分離回収技術 / ヒートポンプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンモニア製造プロセスの消費エネルギーの３割を占める分離回収工程の省エネルギー化を達成すべく、イオン液体を用いたアンモニア分離回収プロセスへの適用を目標として、アンモニア吸収量と回収量に優れたイオン液体（室温近傍に融点を持つ液体の塩）の開発に取り組んでいる。平成２８年度は、まず、ブレンステッド酸置換基を持つイオン液体の、アンモニア吸収メカニズムについて、NMR、ラマン分光分析および第一原理計算により、さらに検討を進めた。その結果、カルボキシル基とスルホニル基に加えてヒドロキシル基もブレンステッド置換基として機能できること、ブレンステッド置換基とアンモニアが化学反応してアンモニウムが生成すること、アンモニアの二量体が存在すること、アンモニウムがアンモニアと相互作用してアンモニア吸収量を増加すること、特定のアニオンを持つイオン液体はアンモニウムと多量体を形成することを見出した。続いて、金属イオンとアンモニアの錯体形成反応を利用した吸収液を開発すべく、アニオンに金属イオンを持つイオン液体を合成し、アンモニア吸収量の測定を試みた。当該イオン液体は、ブレンステッド酸系イオン液体と同様にアンモニアを多量に吸収するものの、アンモニア吸収後に凝固することが分かった。金属系イオン液体をアンモニア吸収液として利用するためには、アンモニア吸収後でも凝固しないようイオン液体の分子構造をデザインする必要がある。
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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
ブレンステッド系イオン液体のアンモニア吸収機構を詳らかにすると共に、金属系イオン液体の合成と評価を実施できたので、当初計画通りに進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度は、平成２８年度に引き続き、金属系イオン液体の合成と、そのアンモニア吸収特性の評価を行う。さらに、最もアンモニア吸収に優れた金属系イオン液体に、ブレンステッド置換基を導入したイオン液体の開発を試み、金属イオンを含むアニオンが、ブレンステッド酸系イオン液体のアンモニア吸収特性に及ぼす影響を調べる。平成２７年度からの成果に基づき、アンモニア吸収液としてのイオン液体の設計指針を体系化する。
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| Causes of Carryover |
海外旅費が当初想定よりも安価であったため、平成２７年度に生じた助成金残額の８割を繰り越すことにした。なお、平成２８年度予算は全て執行済みである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
高温用恒温槽の購入に充てる。アンモニア吸収ヒートポンプの吸収液としてイオン液体を用いた場合、従来吸収液よりも１割以上性能が向上することが他の研究グループから報告された。また、産業界からもヒートポンプについて問い合わせを受けることが多くなっている。そこで、ヒートポンプの駆動温度域（１００℃以上）までアンモニア吸収量を測定し、ヒートポンプ用吸収液としての評価も行えるよう、新規に高温用恒温槽を購入する。
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