CO2 methanation using hydrogen storage alloys at ambient temperature

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15683
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tokai University
• Principal Investigator: Gemma Ryota 東海大学, 工学部, 講師 (10803546)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: CO2メタン化 / ボールミリング / メカノケミカル反応

Outline of Final Research Achievements

We investigated the CO2 methanation behavior of hydrogen storage alloy powder by ball milling in a hydrogen + carbon dioxide mixed atmosphere. As a result, it was clarified that the behavior that the amount of hydrogen decreases faster than the consumption of carbon dioxide precedes the production of methane. That is, it was found that a part of hydrogen is absorbed in the alloy before methane is generated by the catalytic reaction on the alloy surface. This behavior was quicker when an alloy with a large amount of hydrogen solubility was used. That is, it was suggested that the onset of methanation was promoted by atomic hydrogen supply to the reaction site at the gas/solid interface.

Free Research Field

水素貯蔵、薄膜工学、材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素吸蔵合金であるLa-Ni系合金粉末を用いてH2+CO2雰囲気にてボールミリングを行うことにより、メタン生成が可能であることが示された。合金粉末は相分離を生じるが、これに伴い合金中に吸蔵された水素が放出され、この水素の放出とメタン生成の開始に相関があることが示唆された。相分離によりLa酸化物等にNiが担持されたナノ構造をとるが、このままボールミリングを継続した場合でもメタン生成が継続することから、合金粉末は触媒前駆体と見なされることが明らかとなった。また、炭酸化物中の炭素がメタンの原料となりうることが示されたことから、関連する研究を展開する上で、示唆に富む成果が得られたものと考えられる。