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CO2の削減と高付加価値化を目的とした超臨界CO2電解還元リアクターの開発

Research Project

Project/Area Number 18H01761
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
Research InstitutionAkita University

Principal Investigator

田口 正美  秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (90143073)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 加藤 純雄  秋田大学, 理工学研究科, 教授 (50233797)
高橋 弘樹  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60632809)
仁野 章弘  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80451649)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000)
Keywords二酸化炭素 / 地球温暖化 / 電解還元 / リアクター / 付加価値化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,火力発電所や製錬所等の大規模CO2発生源に併設し,回収CO2をその場でCOに変換する「超臨界CO2電解還元リアクター」を開発することを目的とする.すなわち,酸素イオン導電体を固体電解質に用いたリアクターを製造し,直流電力を印加することによってその場で電気化学的にCOに還元する.本研究では,酸素イオン導電体として円板型YSZを使用した反応システムを製造し,CO2電解還元の電流効率に及ぼす反応温度ならびに電極材料(アノード,電解質およびカソード)の影響を明確にした.アノードにはLa0.8Sr0.2MnO3を採用し,還元反応特性を左右するカソードにはNi-YSZ,Co-YSZ,Fe-YSZおよびPtを使用して,CO2電解還元試験を実施した.その結果,CO生成の電流効率は800~1000℃では90%以上となり得るが,700℃以下で大きく低下した.そして,その原因としてブードワール反応:2CO→C+CO2が進行したと解釈できた.また,新たなカソード材料としてNi-マイエナイトC12A7カソードによるCO2電解還元試験を行った.Ni-C12A7が従来型サーメットカソードに比較してCO2分解の活性化エネルギーを大幅に低減でき,かつ700℃でも90%以上の電流効率を示した.さらに,Niを用いず,種々のペロブスカイト酸化物のCO2電解還元カソードへの適用を試みた.その結果,La0.8Sr0.2MnO3が比較的良好な電流効率を示すことが分かった.以上の研究成果ならびに関連研究の知見に関しては,繰り越した2021年度も含めて,雑誌論文出版6件,学会発表45件を行った.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(118 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (107 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Synthesis and Mechanical Properties of Silicon Nitride–Tungsten Carbide Composite Ceramics2022

    • Author(s)
      NINO Akihiro、SEKINE Takashi、SUGIYAMA Shigeaki
    • Journal Title

      J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy

      Volume: 69 Issue: 2 Pages: 78-86

    • DOI

      10.2497/jjspm.69.78

    • NAID

      130008160384

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
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  • [Journal Article] Effect of H2O on Cu incorporation and deposition behaviors in hydroxyapatite by heat treatment2022

    • Author(s)
      Kato Sumio、Kagawa Sota、Saito Kanji、Ogasawara Masataka
    • Journal Title

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      Volume: 163 Pages: 110547-110547

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2021.110547

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Ni-Doped Protonated Layered Titanate/TiO2 Composite with Efficient Photocatalytic Activity for NOx decomposition Reactions2021

    • Author(s)
      Saito Kanji、Orikasa Shota、Asakura Yusuke、Ide Yusuke、Sugahara Yoshiyuki、Ogasawara Masataka、Yin Shu、Kato Sumio
    • Journal Title

      International Journal of Photoenergy

      Volume: 2021 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1155/2021/8847956

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  • [Journal Article] Oxygen Evolution Overpotential of Pb-based Insoluble Anode Containing Ru Oxide Powders Prepared by Liquid-phase Reaction and Heating2020

    • Author(s)
      TAKAHASHI Hiroki、OZAWA Yuuji、OHKUBO Keisuke、TAGUCHI Masami、SUZUKI Kazunari
    • Journal Title

      Int. J. Soc. Mater. Eng. Resour

      Volume: 24 Issue: 1_2 Pages: 6-12

    • DOI

      10.5188/ijsmer.24.6

    • NAID

      130008064081

    • ISSN
      1347-9725, 1884-6629
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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] In-situ Analysis of CO<sub>2</sub> Electroreduction on Pt and Pt Oxide Cathodes2020

    • Author(s)
      Keisuke Ohkubo, Hiroki Takahashi, E.P.J. Watters, Masami Taguchi
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 88 Issue: 3 Pages: 210-217

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.19-00066

    • NAID

      130007840159

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Synthesis and Mechanical Properties of AlN–WC Ceramics2020

    • Author(s)
      Takashi Sekine, Akihiro Nino, Yasushi Sugawara, Shigeaki Sugiyama, Ken-ichi Ohguchi, Hitoshi Taimatsu
    • Journal Title

      J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy

      Volume: 67 Issue: 10 Pages: 581-587

    • DOI

      10.2497/jjspm.67.581

    • NAID

      130007926113

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
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      2020 Annual Research Report
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    • Author(s)
      OGASAWARA Masataka, BAN Takuto, SAITO Kanji, KATO Sumio
    • Journal Title

      J. Ceram. Soc. Japan

      Volume: 128 Issue: 1 Pages: 1-5

    • DOI

      10.2109/jcersj2.19119

    • NAID

      130007779340

    • ISSN
      1348-6535, 1882-0743
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  • [Journal Article] Synthesis of delafossite-type Ag0.9MnO2 by the precipitation method at room temperature2019

    • Author(s)
      S. Kato, N. Takagi, K. Saito and M. Ogasawara
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 4 Pages: 9763-9768

    • DOI

      10.1021/acsomega.9b01163

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  • [Journal Article] Classification of the Waste Fluorescent Lamps using Signal Processing and Discriminant Analysis2018

    • Author(s)
      太屋岡篤憲, 太屋岡恵里子, 平島剛, 笹木圭子
    • Journal Title

      J.MMIJ

      Volume: Vol.132, No.3 Issue: 3 Pages: 8-14

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.132.53

    • NAID

      130005138265

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fe incorporation into hydroxyapatite channels by Fe loading and post-annealing2018

    • Author(s)
      S. Kato, S. Ikeda, K. Saito, M. Ogasawara
    • Journal Title

      J. Solid State Chem.

      Volume: 265 Pages: 411-416

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    • Author(s)
      佐藤ひかる, 佐々木一心, 高橋弘樹
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      秋田化学技術協会第56回研究技術発表会
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      高橋弘樹, 河内洋祐
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      秋田化学技術協会第56回研究技術発表会
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      齊藤寛治,帷子優璃, パッタナスパワーニットピーラスップ, 小笠原正剛, 加藤純雄
    • Organizer
      2021年度 第8回ZAIKEN Festa
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      加藤純雄・宇佐見優真・齊藤寛治・小笠原正剛
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  • [Presentation] Preparation of Molybdenum Nitride and its Oxygen Reduction Activity2021

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      Hiroki Takahashi, Daiki Watanabe, and Masami Taguchi
    • Organizer
      ICMR 2021 AKITA
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ammonia Oxidation Activity in Alkaline Solution of Pt Alloy Thin Film Electrodes2021

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      Hikaru Sato, Yuya Naito, and Hiroki Takahashi
    • Organizer
      ICMR 2021 AKITA
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 水溶液系電解プロセッシングに用いる電極材料の探索と活性発現メカニズムの調査2021

    • Author(s)
      高橋弘樹
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      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
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      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
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      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
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  • [Presentation] 耐熱性ゼオライトを有する新規HCトラップ触媒の開発2021

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      K. Saito, Y. Katabira, M. Ogasawara, S. Kato
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      Pacifichem2021
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  • [Presentation] HCa2Nb3O10層間架橋体を無機種とした有機無機複合体の調製2021

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      小笠原正剛,清水芽依,齋藤あすか,赤沼玲奈,齊藤寛治,加藤純雄
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      齊藤寛治,帷子優璃,パッタナスパワーニットピーラスップ,小笠原正剛,加藤純雄
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      赤沼玲奈,清水芽依, 小笠原正剛, 齊藤寛治, 加藤純雄
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      Hiroki Takahashi, Keisuke Ohkubo, and Masami Taguchi
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    • Industrial Property Rights Holder
      加藤純雄, 小笠原正剛,岩倉大典
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-242312
    • Filing Date
      2018
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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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