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アンモニアの合成と分解に関する電気化学的及び光化学的研究

Research Project

Project/Area Number 04J00856
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Energy engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

村上 毅  京都大学, エネルギー理工学研究所, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsアンモニア / 溶融塩電気化学 / 酸素発生用不溶性電極
Research Abstract

溶融塩中での水と窒素からの常圧アンモニア電解合成について検討した。本手法では電解質にナイトライドイオン(N^<3->)を含んだ溶融塩化物を用い、アノードにダイアモンド電極を、カソードに窒素ガス電極を用いる。アンモニアは水蒸気を溶融塩中に供給することにより生成し(式1)、アンモニア生成反応において消費されるナイトライドイオンはカソードにおいて窒素ガスの還元により供給され(式2)、アノードにおいては酸化物イオンの酸化による酸素発生が起こる(式3)。
3/2H_2O+N^<3->→NH_3+3/2O^<2->(1) 1/2N_2+3e^-→N^<3->(2) O^<2->→1/2O_2+2e^-(3)
0.5mol%Li_3Nを添加した溶融LiCl-KCl-CsCl(573K)中に水蒸気バブリングを行った後、3.1Vvs.Li^+/Liにおいてアノード定電位電解を行った。電解中のカソード電位が0.2Vであったことから、窒素ガス還元(式2)が確認された。また、雰囲気ガスのIR及び酸素ガスセンサーによる分析から、ダイアモンド電極上での酸素発生及び式1に従ったアンモニア生成を確認した。得られた結果から上記の原理に従ったアンモニア電解合成が可能であることが示された。
また、ノルウェー科学技術大学のG.M.Haarberg教授のもとで、溶融塩電気化学に関する知識や技術を深めた。特に、上記のアンモニア電解合成において非常に重要である酸素発生用不溶性電極について、電極製造からその評価法に関して重要な知見を得た。具体的には、高電流密度(800mAcm^<-2>)におけるフェライト電極(NiFe_2O_4-Ni(10wt%)-Cu(10wt%))及びマグネタイト電極(Fe_3O_4-Fe(5wt%))の酸素発生挙動及び安定性に関して検討した。

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (9 results)

  • [Journal Article] Electrolytic Ammonia Synthesis Method from Water and Nitrogen under Atmospheric Pressure2005

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, T.Goto, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Electrochimica Acta 50

      Pages: 5423-5426

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrochemical Synthesis of Ammonia and Co-production of Metal Sulfides from Hydrogen Sulfide and Nitrogen under Atmospheric Pressure2005

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Journal of the Electrochemical Society 152

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation on the Anodic Reaction of the Electrolytic Ammonia Synthesis in Molten Salts under Atmospheric Pressure2005

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nishikiori, T.Nohira, Y.Ito
    • Journal Title

      Journal of the Electrochemical Society 152

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrolytic Ammonia Synthesis from Hydrogen Chloride and Nitrogen Gases with Simultaneous Recovery of Chlorine under Atmospheric Pressure2005

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nishikiori, T.Nohira, Y.Ito
    • Journal Title

      Electrochemical and Solid-State Letters 8

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrolytic Ammonia Synthesis in Molten Salts under Atmospheric Pressure Using Methane as a Hydrogen Source2005

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Electrochemical and Solid-State Letters 8(4)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrochemical Window of a LiCl-KCl-CsCl Melt2004

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Electrochemical and Solid-State Letters 8(1)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Investigation on the Anodic Reaction of the Electrolytic Ammonia Synthesis in Molten Salts under Atmospheric Pressure

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nishikiori, T.Nohira, Y.Ito
    • Journal Title

      Journal of the Electrochemical Society (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrochemical Synthesis of Ammonia and Co-production of Metal Sulfides from Hydrogen Sulfide and Nitrogen under Atmospheric Pressure

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Journal of the Electrochemical Society (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Electrolytic Ammonia Synthesis Method from Water and Nitrogen under Atmospheric Pressure

    • Author(s)
      T.Murakami, T.Nohira, T.Goto, Y.H.Ogata, Y.Ito
    • Journal Title

      Electrochimica Acta (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2024-03-26  

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