2018 Fiscal Year Research-status Report
共生藻と光触媒を用いたフロー型フラットパネル水素製造システムの開発
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17K05955
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| Research Institution | Miyakonojo National College of Technology |
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Principal Investigator |
山下 敏明 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (80191287)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 利幸 都城工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (50453535)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 共生藻 / 光触媒 / 酸化チタン / マイクロリアクター / 水素製造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は糖製造装置と水素製造装置のそれぞれについて、フローシステム化を目標に以下の研究を行った。
糖製造においては、糖類は一般に多数の二重結合や芳香環などといった光学的に高感度で検出可能な官能基が少なく、非染色での検出が難しい。本研究で標的にする共生藻由来の分泌糖も、天然のまま非染色で、他の混合物から区別し、高感度で検出することが難しい。今回、共生藻を利用した糖製造装置のフローシステム化を念頭に、培養液組成に低干渉で共生藻の分泌糖のみを検出する方法を確立した。また、実験室の蛍光灯ではなく、太陽光下（屋上環境）での共生藻の糖分泌活性を評価した。その結果、太陽光下で共生藻は死滅し、数日後には白化した。屋上で小さな実験スケールでは、太陽熱で培養液温度が上昇したためと考えられる。
水素製造装置の開発では、水素製造装置の実用的なフローシステム化を目標に、薄膜酸化チタン上へのPt最適担持量およびPt担持薄膜酸化チタンの耐久性を明らかにした。その結果、薄膜酸化チタン上へのPt最適担持量は、酸化チタンに対するPt担持の割合が、膜厚300nmで12.6％、膜厚600nmで9.3％、膜厚900nmで9.9％のもので水素発生の最高値を示した。また、繰り返し実験の初期の段階では、水素の減少が大きいが、その後は、徐々に減少していき、実用レベルでは問題ないことがわかった。さらに、実際に共生藻が分泌するマルトースを用いて高圧水銀灯下および太陽光の下での水素発生を行い、比較検討を行った。その結果、太陽光のもとでも十分に水素を発生できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今回、糖製造においては、回収した分泌糖と特異的に反応し、UV吸収を持つ誘導体にする方法を確立した。当該方法は、フローシステム化で反応系から分泌糖を回収した際、溶液中の分泌糖の定量に使用でき、本研究に進展に生かせる。また、応用化を考える上で自然環境下に対する共生藻の特性評価は重要である。今回、これまで実施されていない自然環境下での共生藻の反応を観察し、その問題点を確認した。
水素製造装置の開発では、薄膜酸化チタン上へのPt最適担持量からコストの問題やPt担持薄膜酸化チタンの耐久性から長期に渡って利用する問題点が明らかになった。また、共生藻が分泌するマルトースを用いた水素発生は、太陽光を用いても水素を発生できることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
糖製造においては、本研究の目的である共生藻を利用した糖製造装置のフローシステムを組み立て、フロー系の中で、共生藻が安定して糖を分泌できるか今回開発した糖検出システムで評価する。また、自然光の利用に関しては、容器スケールの拡大による温度上昇の抑制や人工的な温度管理の方策などを検討する。
水素製造装置の開発では、長期に渡ってフローシステムで水素が発生できるように、触媒活性の復活方法やこれまでの小さなマクロリアクターより比較的な大きなマクロリアクターを作成する技術を確立する。
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| Causes of Carryover |
糖製造装置と水素製造装置の両方の研究において、当初の計画よりやや研究が遅れたため購入しない物品などがあった。平成31年度は、本研究の最終年度であるため、当初の目標を達成するために、糖製造装置と水素製造装置の両方の研究において、予定していた物品等を購入する予定である。
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