2021 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, 講師 (60632809)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 電解還元 / Pt酸化物 / 生成物分析 |
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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。本研究ではこれまでに，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，CO2電解還元生成物の生成挙動を調査することでCO2電解還元反応メカニズムを推定し．Pt酸化物がPtよりも優れたCO2電解活性を示した要因を解明した。令和2年度には，火力発電所の排ガスを想定し，Pt系電極触媒のCO2電解還元活性に及ぼすO2濃度およびN2濃度の影響を調査した。本研究の知見に基づいて，招待講演1件，学会発表1件を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
① CO2電解還元活性に及ぼすO2濃度の影響：火力発電所の排ガスを想定し，各種Pt系電極触媒のO2およびN2濃度共存下でのCO2電解還元活性を調査した。その結果， Ptカソードにおいては，少量のO2共存下においてPtよりも高いCO2電解還元活性を示すことが明らかになった。また，CO2-N2混合ガス導入した際，CO2の割合が小さくなるとCO2電解還元活性が低下することが明らかになった。②機器の故障により当初計画していた，ガス分析システムによるメタノール以外の電解生成物の定性・定量を進めることができなかった。
したがって，研究が進やや遅れていると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度は，火力発電所の排ガスを想定し，Pt系電極触媒のCO2電解還元活性に及ぼすO2濃度およびN2濃度の影響を調査した。今年度は，ガス分析システムによるメタノール以外の電解生成物の定性・定量を進める．また，CO2電解還元活性に及ぼすPtへの他元素の添加効果，O2濃度およびN2濃度の影響をまとめ，CO2電解還元触媒設計指針を確立する。最終的には，研究で開発した高活性CO2電解還元触媒，カーボン粉末およびカチオン交換樹脂を混合し，触媒支持体に塗布して電解セルを構成する。
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| Causes of Carryover |
令和3年度は，令和2年度と同様に研究協力者が研究に従事する時間が大幅に削減され，実験を行う時間が少なく，必要とする物品を減少した。そのため，事業期間を延長し，次年度に使用することとなった。用途としては，試薬やガスなどの各種消耗品，ガス分析システムの構築費用，分析機器使用料，学会発表のための参加費・旅費を想定している。
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