2014 Fiscal Year Annual Research Report
再生可能な天然由来水素源と水素の常温常圧水中での相互変換
| Project/Area Number |
24550077
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
末延 知義 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90271030)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 触媒・化学プロセス / 水素 / 二酸化炭素排出削減 / 再生可能エネルギー / 光物性 / 金属錯体 / 天然由来 / 過酸化水素 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
分散型電力供給網の燃料電池の燃料に用いられる高純度水素の貯蔵・供給源として、１つの触媒で可逆的に水素の貯蔵と発生を行うことが可能な有機金属錯体触媒系の開発を行った。水素貯蔵媒体としては、再生可能な天然由来の水素源を用い、その酸化体と還元体との可逆的変換に伴う水素化・脱水素化反応により、常温常圧水中で水素の貯蔵と発生を可能にすることを目的とした。触媒系は、水素化・脱水素化を担う遷移金属錯体と、光エネルギーにより電子伝達を促進する光増感剤、水素発生を担う金属錯体や金属ナノ微粒子などで構築した。
常温常圧水中で、水素分子と反応することで金属ヒドリド種や低原子価金属種が生成可能な有機金属錯体の合成を行った。シクロペンタジエニル配位子を有する有機金属ハロゲン化物の水中脱ハロゲン化によりトリアクア錯体へと変換し、これと、別途合成した配位子(L)を水中で反応させて、各種有機金属単核アクア錯体を得た。
常温で水素分子により金属中心が還元される錯体を見い出し、その還元型錯体と天然由来補酵素が反応して還元型補酵素が生成することがわかった。pHに応じて中間体ヒドリド種がプロトンと反応すると水素が発生し、補酵素類縁体と反応した場合にはその還元体が生成することから、反応経路は錯体の金属中心の還元状態とpHが鍵を握ることがわかった。得られた再生可能な天然由来の各種水素源（天然由来酸化還元補酵素）により、酸素の選択的還元を試みた。再生可能な天然由来の水素源（ギ酸）と酸素との反応において、ギ酸をによる酸素の選択的還元反応にも成功した。ギ酸は腐食性であるため、その除去方法としても有効である。また、常温常圧において固体状で安定な水素キャリアーとしてパラホルムアルデヒドが有望視されているが、本研究では、常温常圧水中で水素を効率よく発生させる手法を初めて見いだした。得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行った。
|
