2011 Fiscal Year Annual Research Report
アルカリ系化合物のミクロ分散による二酸化炭素高速隔離プロセスの創製
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21360366
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
有山 達郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10436165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 亮 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (70111309)
植田 滋 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80359497)
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| Keywords | 地球温暖化 / 二酸化炭素削減 / 二酸化炭素隔離 / 固体化学吸収 / アルカリ系化合物 / 第一原理計算 |
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| Research Abstract |
鉄鋼プロセスからのCO2排出量は我が国全体の約14%に達するために、その大幅削減は緊急的課題である。また、その排出源は高炉のみならずコークス炉、焼結機、発電所、圧延工程などに広く分散し、その濃度、量が異なるため多角的な対応が必要である。本研究はアルカリ系化合物をベースにした新しい固体化学吸収法を提案するものである。平成23年度はCaO、KOH、K2CO3などの基本物質の評価に引き続いて、BaO-TiO2、Li2O-TiO2などの複合系化合物について熱力学的な検討、及びTG-DTAによってCO2の分離、脱離実験を継続して行った。さらにLi2ZrO3を対象に、Liイオンの移動速度向上を図るために、B2O3を添加した資料の吸収実験を行い、その添加効果について結晶構造的解析を行った。その結果、正方晶Li2ZrO3は単傾晶Li2ZrO3に比べて表面積が100倍程度大きく、このことが吸収、吸着挙動に優位な影響を与えていることが判明した。また、Li2CO3系融体の生成によって粒子焼結が進行し、CO2繰り返し特性が低下することも明らかになった。このように、昨年度の成果に加え、複合系化合物の場合、強塩基性酸化物をTiO2、ZrO2等との化合物にすることが有効であることを多数の系、条件で確認した。また、試料粒径、焼結化CO2分圧の影響、最適温度の同定など、工業的に展開するに重要な影響因子、課題を明確にできた。
上記の実験と並行して、第一原理電子状態計算プログラムであるVASPを用い、吸収体への吸着シミュレーション計算を実施した。特に、Li2ZrO3表面には多数のCO2分子を吸着可能であり、また吸着CO2分子にさらに多分子吸着が生じる可能性も明らかになった。これらの結果はLi2ZrO3の吸着実験結果とも符合し、本手法は今後の研究に非常に有効であることを確認した。
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Research Products
(3 results)
