2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of hydrogen production system with flow type flat panel utilizing symbiotic algae and photocatalyst
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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 | 水素製造 / 光触媒 / 酸化チタン / 共生藻 / マイクロリアクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
共生藻から糖類を分泌させ、その糖類を光触媒によって分解して水素を得るためのフロー型の水素製造システムの開発を行なった。まず、共生藻を利用した糖製造装置のために、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、生理食塩水を用いて共生藻を培養しても糖類を分泌できることがわかった。続いて、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が、太陽光下では共生藻は死滅し、数日後には白化したため、温度管理などが必要であることが判明した。水素製造装置においては、水素を効率良く発生させるための薄膜酸化チタン上へのPt最適担持量および最低限の酸化チタン薄膜の膜厚を検討した。その結果、薄膜酸化チタンに対する白金の重量比は、薄膜酸化チタンの膜厚が604 nmのとき2.5 %、697 nmのとき3.7 %、879 nmのとき4.1 %であり、酸化チタンの薄膜は最低でも300 nm必要であることがわかった。さらに、フロー型の水素製造システムを構築するために、白金担持薄膜酸化チタンを組み込んだマイクロリアクターの製作方法、水素発生に適した流路の形状、最適流量、また、糖類を効率良く分解するための流路形状を検討した。その結果、マイクロリアクターの流路長および流路幅に比例して水素発生量が増加した。しかし、糖の分解においては、流路幅が大きくなると、糖の分解率は低下した。流路深さに関しては、水素発生および糖の分解率ともに、流路深さが大きくなると減少した。また、各流路において効率よく水素を発生できる滞留時間が判明し、流路に合わせた反応溶液の最適流量が分かった。さらに、用いた糖溶液に対する最大の水素量も明らかになった。最後に、ビーズ状のアルギン酸ゲルに固定化した共生藻から分泌される糖類をマイクロリアクターに導き、水素を発生できることを明らかにした。
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