2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on air revitalization using CO2 electrolysis aiming for high O2 recovery rate
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18K04566
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
桜井 誠人 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究領域主幹 (80344258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 琢也 同志社大学, 理工学部, 教授 (60296754)
金久保 光央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (70286764)
島 明日香 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 研究開発員 (80570035)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イオン液体 / 二酸化炭素電解 / 炭素製造 / 空気再生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙船の資源は非常に限られており、呼吸に消費される酸素も再生が必要である。 ISSで行われるSabatier反応（CO2+4H2→CH4+2H2O）を用いた空気再生システムでは、宇宙飛行士の呼気に含まれるCO2から、原則として約50％のO2しか回収できない。 副生成物として生成したCH4を宇宙空間に放出することでH2を失うためである。 メタンおよびCO2からの炭素形成のような方法は、O2の回収率をさらに改善するために必要であるが、高温を伴い、炭素が触媒表面に付着するので大量の触媒が消費される。本研究では、通常の気相でのボッシュ反応とは異なり、イオン液体中でのCO2の電気分解による炭素生成を利用して酸素を抽出するプロセスを使用して、低温でCO2と反応するシステムの可能性を調査する。なお、水溶液中におけるCO2の電解に関しては様々な副生成物が発生してしまう事が分かっているため、本研究ではイオン液体を用いている。
昨年度は1気圧の実験を行ったが、高圧用の作用極、対極、参照極を持った三電極セルを試作した。COの発生が予想されるため安全に注意して実験環境を整えた。装置全体をドラフトに入れた。排気のルートを大別すると、真空ポンプを用いたものと配管経由がある。どちらもドラフトで強制換気する。分析するために少量のサンプルをGCにオンラインで送り、念のためGCをカーテン付きのアングル箱に閉鎖し、ヒュームダクトで排気した。CO2の還元に関してサイクリックボルタンメトリーなどの電気化学的測定および定電位電解を行った。
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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
高圧用の電解セルを試作し電解実験を行えるよう準備した。O2などが測定できるようGC分析を立ち上げた。COが生成するためドラフトに移して実験装置を組み直し安全性に注意して実験環境を整えた。
前年の実験を引き続き行ったが、炭素の析出が確認できていない。COとなっている可能性がある。今の所COもO2も気泡だけで判断するのは難しい。他のイオン液体の系でも実験を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
密閉可能な3電極セルを用いガスの収支に関して情報を得る。
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| Causes of Carryover |
電極に関して新規のものを探していたが適切なものを見つけられなかった。Ptに加えて、Ag, Auなど購入する予定である。
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