極限環境の地球-電気-生命相互作用の再現：二重構造式高温高圧電気化学反応槽の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K21906
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 山本 正浩 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 研究員 (60435849)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鹿島 裕之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 研究員 (70780914)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2023-03-31
• Keywords: 電気化学 / 高温高圧 / 極限環境 / リアクター

Outline of Annual Research Achievements

地球-生命相互作用の真の理解のためには深海・地殻内に代表される高圧・高温のような極限環境における地球化学・生化学反応の観察が必須である。近年、環境から発生する電気による電気化学的な反応の関与が示されており、高温・高圧下で電気化学を行える実験系の構築が求められている。高温高圧電気化学装置は既に一部の工学分野で利用されているが、複雑な反応系に対応できていない。本研究では、深海研究で培ってきた高温高圧実験技術を応用して二重構造式の新たな仕様の高温高圧電気化学リアクターの開発に挑戦し、既存の実験系では観察できなかった極限環境における様々な地球化学・生化学反応と電気化学反応の融合の再現と観察を目指している。そこで本研究では、極限環境における地球-電気-生命相互作用を実験室で再現するために、高温・高圧下で様々な電気化学反応を起こすことのできる電気化学リアクターを開発することを目的とした。
2021年度までに電気化学リアクターの設計と製造行い、高温高圧環境で電気化学実験を行える環境を整えた。180度までの環境でサイクリックボルタンメトリー試験を行い、問題なく高温高圧電気化学実験を行えることを実証した。またシリカ溶液を対象に高温高圧下での電気化学反応の挙動の観察を行った。電気化学による溶液のpH制御によってシリカを効率的に沈殿化させられることを確かめた。
延長した2022年度においては、実際の高温高圧使用において装置の仕様について改良を行った。圧力調整ラインの部品を交換し、広範囲での内圧調整を容易に行えるようにした、また、内部電気化学セルの部品の交換も行い耐熱・耐圧性能を高めることで高温高圧電気化学実験を安定して行うことを可能にした。