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Electrochemical reduction of carbon dioxide for the control of the closed environment.

Research Project

Project/Area Number 15H04206
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Aerospace engineering
Research InstitutionJapan Aerospace EXploration Agency

Principal Investigator

Sone Yoshitsugu  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70373438)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 梅田 実  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20323066)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥16,250,000 (Direct Cost: ¥12,500,000、Indirect Cost: ¥3,750,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2015: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywords航空宇宙環境 / 閉鎖環境 / 生命維持 / 炭酸ガス利用 / 燃料電池 / 閉鎖環境制御 / 宇宙航空環境 / 生命維持技術 / 炭酸ガス還元 / エネルギー / 国際宇宙ステーション / 宇宙インフラ / 二酸化炭素排出削減 / 大気汚染防止・浄化
Outline of Final Research Achievements

For the future manned exploration missins,utilization of carbon dioxide will be important.  Sabatier reaction is one of the candidate to create methane and water from carbon dioxide. However, this reaction request energy, and it means that the energy must be consumed for the revitalization of materials.
We applied polymer electolyte fuel cell technique for the electrochemical reduction reaction of carbon dioxide, which produces electricity and organic compound, simultaneously.We found Pt-Ru arroy and other non-precious metals can play as catalysts to realize the electrochemical reduction reaction with high efficiency.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

炭酸ガスを水素により還元しメタンと水を生成する反応はサバチエ反応と呼ばれ、ドイツでは「Power to Gas」と呼ばれる環境保全技術として実証試験が進められている。この反応は一般には350℃を越える高温維持を必要とするため、多くの場合にはエネルギーを必要とする反応として機能し、メタンのような有用な燃料資源を再生できるにも関わらず実用化は進んでいない。
我々は、電気化学反応を用いることで、炭酸ガスの酸化力により水素を還元する燃料電池を可能とする画期的な手法を見出し、適切な触媒選定を進めてきた。本技術は、地球環境に負荷を与えている二酸化炭素を資源化できる画期的な技術として期待される。

Report

(6 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Minimization of Pt-electrocatalyst deactivation in CO2 reduction using a polymer electrolyte cell2020

    • Author(s)
      Shofu Matsuda, Shigehisa Tamura, Shota Yamada, Yuuki Niitsuma, Yoshitsugu Sone, Minoru Umeda
    • Journal Title

      Reaction Chemistry & Engineering

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1064-1070

    • DOI

      10.1039/d0re00083c

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 炭酸ガス水素還元による有機物と水の高効率合成-地球から火星へ-2017

    • Author(s)
      曽根理嗣、Omar Mendoza、梅田実、白仁田沙代子
    • Organizer
      宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      神奈川県相模原市JAXA相模原キャンパス
    • Year and Date
      2017-01-05
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] H2-CO2 Fuel Cell as a Promising Alternative to Produce Electricity and Useful Organic Materials on Mars2016

    • Author(s)
      Yoshitsugu Sone, Kazutaka Sato, Yoshinori Yamashita, Omar Samuel Mendoza-Hernandez, Sayoko Shironita, and Minoru Umeda
    • Organizer
      International Aerospace Congress 2016
    • Place of Presentation
      Guadalajara, Mexico
    • Year and Date
      2016-09-26
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 炭酸ガス還元技術に係る新たな研究展開2016

    • Author(s)
      曽根理嗣
    • Organizer
      第16回宇宙科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      JAXA宇宙科学研究所
    • Year and Date
      2016-01-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 電気化学から宇宙探査への貢献2015

    • Author(s)
      曽根理嗣
    • Organizer
      表面技術協会表協エレクトロニクス部会 電気化学会ナノ・マイクロファブリケーション研究会 合同研究会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-12-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙用エネルギー技術から宇宙探査、地球環境を考える2015

    • Author(s)
      曽根理嗣
    • Organizer
      大学共同利用シンポジウム
    • Place of Presentation
      アキバ・スクエア
    • Year and Date
      2015-11-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 宇宙探査技術からの水素社会への貢献2015

    • Author(s)
      曽根理嗣
    • Organizer
      第22回燃料電池シンポジウム
    • Place of Presentation
      江戸川区民センター
    • Year and Date
      2015-05-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 固体高分子形発電または電解方法およびシステム2015

    • Inventor(s)
      曽根理嗣、梅田実、他
    • Industrial Property Rights Holder
      宇宙航空研究開発機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2022-11-04  

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