2018 Fiscal Year Research-status Report
Pt酸化物を備えた電気化学リアクターによるCO2からメタノールへの高効率変換
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18K14311
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
高橋 弘樹 秋田大学, 理工学研究科, 助教 (60632809)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 電解還元 / Pt酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料の大量消費によって大気中のCO2濃度は増加の一途をたどり，地球温暖化による酷暑や台風などの過酷な気象現象の引き金となっている．本研究では，Pt酸化物系電極触媒を用いて，CO2電解還元・メタノール同時合成電気化学リアクターを開発することを目的としている．すなわち，火力発電所等から排出されるCO2を電解槽に導入し，高活性な電極触媒によってCO2をメタノールに変換し，メタノールを有効利用するシステムを想定している．本研究では，H2SO4またはHClO4を電解質，反応性スパッタで作製したPtおよびPt酸化物薄膜をカソード触媒として，CO2電解還元試験を実施した．その結果，Pt酸化物はPtよりもCO2電解活性が高く，還元生成物の1つがメタノールであることを明らかにした．また，電極触媒のキャラクタリゼーションから，Pt酸化物中のOの存在がCO電解還元活性を向上させていることを推察した．そして，表面増強赤外分光法による電解生成物のその場測定システムを構築し，メタノール以外のCO2電解還元生成物の検出ならびにCO2電解還元反応メカニズムの解明に着手した．本研究並びに関連研究の知見に基づいて，雑誌論文出版3件，学会発表19件を行った．
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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
①反応性スパッタによるPt酸化物薄膜の作製およびCO2電解還元活性の評価：H2SO4またはHClO4を電解質，反応性スパッタで作製したPtおよびPt酸化物薄膜をカソード触媒として，CO2電解還元試験を実施し，Pt酸化物はPtよりもCO2電解活性ならびに電流効率が高いことを明らかにした．②Pt酸化物の高活性発現機構の解明：XRDによって化合物相，X線光電子分光法によって化学結合状態を調査し，CO2電解還元活性にはPt酸化物中のOの存在が影響していると推察した．しかしながら，ガスクロマトグラフ質量分析計による電解生成物の分析と，表面増強赤外分光法による電解生成物のその場測定は現在進めているところである．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は，PtおよびPt酸化物薄膜をカソード触媒として，CO2電解還元試験ならびにキャラクタリゼーションを実施し，Pt酸化物はPtよりもCO2電解活性が高く，その要因の1つが，Pt酸化物中のOの存在に起因することを推察した．そして，表面増強赤外分光法による電解生成物のその場測定システムを構築し，基礎的な実験結果を得た．今年度は，ガスクロマトグラフ質量分析計によるメタノール以外の電解生成物の定性・定量，さらに表面増強赤外分光法によってCO2電解還元反応メカニズムの解明を目指す．これらの結果から，Pt酸化物がPtよりも優れたCO2電解還元活性を示した要因を解明し，Pt酸化物カソードのさらなる高活性化を推進する．
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| Causes of Carryover |
他の財源から旅費や物品費を支出することができたため，次年度使用額が生じた．
用途としては，表面増強赤外分光測定の消耗品，ガス分析の機器使用料，学会発表のための旅費を想定している．
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