2015 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素と海水を原料とした有用有機物質の電気化学的創出
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26288109
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
中田 一弥 東京理科大学, 理工学部, 准教授 (70514115)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
寺島 千晶 東京理科大学, 研究推進機構, 准教授 (00596942)
藤嶋 昭 東京理科大学, 学長室, 学長 (30078307)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素排出削減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、電気化学的還元（電解還元）法に着目し、エネルギー源として太陽光を用いて、二酸化炭素と海水を原料として、電解還元法で有用物質を生成する技術を確立する。具体的には、導電性ダイヤモンドを電極、二酸化炭素を溶解させた海水を電解液として用いた、太陽光発電を駆動力とした電解還元システムを構築し、有用有機物質を高効率・高選択的に生成することを目的とする。本年度は下記について行った。
1) 海水を用いた電解還元を実施した。実際に海から採取した海水を用いて電解還元を実施した。また、海水を各種のろ過（ろ紙による自然ろ過（粗大なくずの除去）、活性炭ろ過（重金属の吸着）、遠心ろ過（菌類の除去）等）によって精製し、電解に用いることを検討した。ろ過の電解還元に対する影響を調査した。2) 昨年度に最適化を検討した電極の中で未精製の海水、あるいは精製済みの海水用として最適な電極を探索した。3) NaCl濃度の変化が電解還元生成物の種類や単位時間あたりの生成量、電解効率に与える影響について検証した。4) 不揮発性物質であるイオン性液体を海水に添加した。5) 電解液として二酸化炭素の溶解性が高いプロトン性溶媒（メタノール等）、および非プロトン性溶媒（DMF, アセトニトリル等）を用いて電解還元を行い、生成物の種類と生成効率を海水の場合と比較した。6)海水中での電解還元によってダイヤモンド電極が腐食していないかを検証した。検証にはSEM、XPS、AFMを用いて、表面構造、元素の分布についての変化がないかを調べた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請書に記載した計画通り実験を進めることが出来た。また、当初期待していた海水中での二酸化炭素還元による有用物質生成についても成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は下記について検討する。
1)太陽電池パネルと電解還元セルの電源を接続する。また、周辺装置を組み立てる。これらを用いて太陽光エネルギーを駆動力とした電解還元を実施する。2) 電解還元を行うための必要な電力以外を貯蓄するバッテリーを設置する。また、貯蓄した電力を用いて、夜間に電解還元を行う。最終的に24時間稼働する電解還元システムに構築を図る。3) 太陽光エネルギーと生成した物質とのエネルギー変換効率を算出する。4) 単位時間あたりの有用物質の生成量の向上のために、電極の連結を行う。具体的にはダイヤモンド電極セルを連結して全体としての電極面積を増大させる。
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| Causes of Carryover |
研究の進展により、次年度に新たな装置購入が必要となったため、本年度の物品費を抑え、次年度に回ることを計画したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本年度および次年度の予算を合算したうえで、装置購入を行う予定である。
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Research Products
(9 results)
