2014 Fiscal Year Annual Research Report
セルロースからの炭化水素合成に向けたイオン液体-CO2系の物性測定
| Project/Area Number |
25289272
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 善之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50243598)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | イオン液体 / セルロース / 物性実験 / 物性理論 / 水素化分解 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究は，イオン液体を用いたセルロースの水素化分解による炭化水素合成実現に向け，バイオマス可溶性イオン液体を用い，「CO2溶解度の状態式による解析」「H2溶解度のCO2添加効果の定量的解析」「イオン液体+CO2混合系の粘度測定と解析」を行った．
イオン液体に対する混合ガス（CO2+H2）溶解度測定装置に関しては，設計を終えており，次年度より装置作成および健全性を経て測定を開始する予定である．その混合ガス溶解度測定装置の完成が次年度になったため，先行してバイオマス可溶性イオン液体に対するCO2溶解度の解析を行った．状態式としてePC-SAFT (electrolyte Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory)式を用い，原報で適用していなかったバイオマス可溶性イオン液体に対するCO2溶解度の高精度な推算を実現した．
H2溶解度のCO2添加効果の定量的解析に関しては，これまでCO2によるH2溶解度の増進効果を定量的に表現した報告例が皆無であったため，新たな評価軸（ER: Enhancement Ratio）の構築を達成し，報告した．加えて，ERの推算式を構築し，多種多様なイオン液体に対してどのような条件でH2溶解度の増進効果が見られるかを予測可能にした．
イオン液体+CO2混合系粘度に関しては，これまで当該粘度の報告例が皆無であったバイオマス可溶性イオン液体[amim]Cl (1-allyl-3-methylimidazolium chloride)を用い，313-353 K，18 MPaの条件で測定を行った．最大で約70 %の粘度低下が見られ，CO2によるイオン液体の可塑化効果を定量できた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
セルロースの非晶質化および水素化分解に関して大きな進展は実現できなかったものの，関連する物性測定およびその解析に関しては，当初の計画以上の進展が見られた．特に，H2溶解度に与えるCO2添加効果の定量的把握に関しては，これまで最適な評価軸が報告されていなかったが，本研究によりそれを定量的に評価できる新規評価軸の構築を実現した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
前年度に構築したH2溶解度のCO2添加効果定量法の信頼性をさらに向上させるべく，混合ガス溶解度測定装置の開発に尽力する．すでに装置設計は終えられており，本年度中の新規データ獲得を目指す．また，イオン液体中のセルロース水素化分解に関しても，物性測定・解析において提示される最適条件において実験を進め，過酷条件の緩和化を目指す．
|
| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じたのは、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。特に混合ガス溶解度測定装置に関しては、装置設計を終え、装置を組み立てる予定であったが、装置設計を終えるまでしか行えなかったため、予算を使用しなかった。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
装置設計を終えた混合ガス溶解度測定装置に必要となる高圧セル・ポンプといった物品や、前年度大きな進捗がなかったイオン液体中におけるセルロース水素化分解の研究に必要な超音波振動装置などの物品の購入に充てる。
|
