Dramatic improvement of direct dimethyl ether synthesis from carbon dioxide by higher pretreatment temperature of catalysts

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05220
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 27030:Catalyst and resource chemical process-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: TAKEISHI Kaoru 静岡大学, 工学部, 准教授 (40216841)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ジメチルエーテル / DME / 二酸化炭素 / 触媒 / ゾル-ゲル法 / 銅 / メタノール / アルミナ

Outline of Final Research Achievements

Aiming at the effective use of CO2, effect of DME production activity by changing pretreatment temperature of copper-based alumina catalysts with various compositions prepared by the sol-gel method in the direct synthesis of DME from CO2 was investigated. calcination at high temperatures such as 800℃ formed CuAl2O4, and reduction at high temperatures such as 750℃ and 600℃ created fine copper particles. These copper improved the methanol formation, especially the production rate of methanol per Cu atom. However, the DME-producing ability didn't improve as expected due to the decrease of alumina amount and acidity for dehydration of methanol to form DME. The addition of ferrierite made it possible to produce DME with high activity.

Free Research Field

触媒化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DMEはLPG，ディゼール燃料代替可能なクリーン燃料であり，水素キャリア・貯蔵体でもあるクリーンエネルギーである。このDMEを効率的にCO2から製造できれば，脱炭素社会におけるカーボンニュートラル媒体として利用ができる。現状，DME製造はメタノールの脱水縮合反応で合成する間接合成法（二段法）が主流であり，DMEの価格はメタノールの約2倍となり，価格的な面もあり，優れたクリーン燃料であるにもかかわらず燃料としては普及していない。それを地球温暖化の原因物質の1つであるCO2とグリーン水素とから環境低負荷的にDMEを直接合成法で製造できれば，水素，アンモニア同様，脱炭素社会における燃料になりうる。