2022 Fiscal Year Research-status Report
Efficient regeneration of CO2-rich amine solutions by frequency-controlled microwaves
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21K19859
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
椿 俊太郎 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90595878)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 秀尚 金沢大学, 先端科学・社会共創推進機構, 准教授 (60446408)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 周波数制御 / アミン吸収材 / CO2回収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マイクロ波によりCO2を含むリッチ吸収剤を高選択的かつ局所的に加熱し、CO2の脱離促進を図ることを目的とし、（1） マイクロ波によるリッチ吸収剤の脱離促進の分子機構の解明、（2） CO2吸収性とマイクロ波応答性に優れたCO2吸収剤設計、（3） 二酸化炭素吸収剤に高密度なマイクロ波を印加するマイクロ波化学反応装置の開発の３項目を進めている。２年目となる２０２２年度は、下記の項目ついて具体的に取り組んだ。
（1）CO2吸収剤設計：前年度、量子化学計算等を用いて、誘電特性に優れたアミン系吸収剤の分子設計を進めた。これに基づいて、複数の候補アミン吸収液試料を取り上げ、系統的にマイクロ波応答性アミン吸収液を探索した。また、該当するアミン吸収液について、同軸プローブ法を用いて複素複素誘電率を測定した。水ーアミン吸収液の比率などに応じた、マイクロ波吸収特性、および、その周波数依存性を明らかにした。
（2）マイクロ波化学反応装置の開発：アミン吸収液のマイクロ波吸収能が高まる低い周波数帯域（高周波）の空洞共振器を開発した。既開発の誘電加熱型（平行平板型）や通電加熱型の高周波装置も含めて、最適な高周波照射系を探索した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度に、研究代表者および研究分担者がそれぞれ異なる研究機関に異動したため、研究環境の整備のため研究進捗に遅れが生じ、これにより２０２２年度の進捗にも遅れが生じている。そのため、研究期間を１年間延長することとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1） CO2吸収性とマイクロ波応答性に優れたCO2吸収剤設計：2021-2022年度に探索した候補物質を用い、最適なマイクロ波吸収特性のアミン吸収液濃度に調製しつつ、最適マイクロ波周波数の印加によって、CO2吸収性とマイクロ波応答性を最適化する。
（2） 二酸化炭素吸収剤に高密度なマイクロ波を印加するマイクロ波化学反応装置の開発：前年度までに開発した誘電加熱型・通電加熱型高周波化学反応装置を用いて、(1)のアミン吸収液を用いたCO2脱離反応を検討する。
（3） マイクロ波によるリッチ吸収剤の脱離促進の分子機構の解明：2021年度に確立したin situラマンを用いて、マイクロ波によるアミン吸収液からのCO2脱離が加速する分子機構を明らかにする。具体的には、アミン分子の局所温度の実測により、分子選択的な加熱によるCO2脱離の加速を実証する。
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| Causes of Carryover |
本研究は、研究代表者および分担者の所属機関の異動に伴い、研究の進捗に遅れが生じている。２０２３年度に研究を延長して継続するため、次年度使用額が生じた。
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