2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of New Fuel-Cell Systems for Chlorine Energy Conversion
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17K18315
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| Research Institution | Asahikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
小寺 史浩 旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (20634421)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 環境資源 / 塩素化合物 / エネルギー変換 / 電極触媒 / ナノカーボン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、環境資源として塩素に着目し、塩素化合物を無機燃料とするカーボンフリーの新たな発電システムの開発を目的とした。前年度は、多くの塩素化合物の中から塩素のオキソ酸を選択し、フロー電池によるエネルギー変換を目指し、電極反応機構、固形化塩素、そして電極触媒の観点から研究を遂行した。本年度は、前年度で得られた知見を基に研究をさらに前進させた。まず、塩素エネルギー変換デバイスの開発に不可欠な電極反応機構に関して、前年度に見出された固-気相界面における電極反応への光照射の効果について、分光電気化学セルおよび電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)により評価した。その結果、光照射による反応種の形態制御に関する新たな知見を得た。EQCMについては、装置の改良を実施し、より高感度の計測が可能となった。また、ミスト化させた試料に光照射することでフロー電池における出力変化を認めた。次に、固形化塩素に関して、水酸化物による吸着脱離を想定し検討を進め、XRD等による解析からその低温脱離において結晶格子中に含まれる水分子が重要な役割を担うことが見出された。最後に電極触媒に関して、前年度に実施した材質評価によりナノカーボンアロイ粒子の優位性が示唆されたことから、本年度はその構造解析と活性評価を実施し、粒子の表面/内部構造および電極活性に関する新たな知見を得るに至った。以上のことから、昨年度に引き続き有用な知見が得られ、次年度の研究につながるものと期待される。
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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
まず、電極反応機構については、前年度に見出された固-気相界面における電極反応への光照射の効果を分光電気化学セルおよびEQCMにより検証し、光照射による反応機構への新たな知見を得ることができた。EQCMについては、装置の高感度化にも取組み、時間を有したものの次年度から本格的な稼動が可能となった。また、固形化塩素に関して、水酸化物による吸着脱離を想定し検討を進め、その低温脱離において結晶格子中に含まれる水分子が重要な役割を担うことを見出した。さらに、電極触媒について、前年度に優位性が示唆されたナノカーボンアロイ粒子の表面/内部構造および電極活性に関する新たな知見を得るに至った。以上のことから、昨年度と同様に当初の計画による成果に加え、副次的な成果も得られていることから、目的は達成されているものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに創製した金属塊を内包したナノカーボン微粒子を電極触媒に用いて、その出力特性を求め、反応系における最適解を評価する。光照射による反応化学種の制御についても検証を実施する。これらと並行して、シミュレーションによる評価にも取り組み、実用モデルの構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
掲載論文の対応が年度を跨いだため、本年度の支出額は、当初計上していた金額より少なくなった。平成31 年度においては、最新のデジタルシミュレーションソフトの導入を予定している。最終年度ということで、追加実験が必要になると考えられることから、その費用を計上した。また、旅費等に関して、関連学会への参加費を計上した。加えて、論文投稿にかかる費用一式を計上している。
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