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水電解による水素キャリア直接合成のための水素化反応促進型水素透過膜触媒電極の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K06902
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 反応工学・プロセスシステム
研究機関宇都宮大学

研究代表者

佐藤 剛史  宇都宮大学, 工学部, 准教授 (60375524)

研究分担者 伊藤 直次  宇都宮大学, 工学部, 教授 (90356478)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード水素透過膜 / 水電解 / 水素化 / ケミカルハイドライド / パラジウム膜 / 水素製造 / 水素分離膜 / 電解
研究成果の概要

水素を透過するパラジウム膜を利用して、水を電気分解し、膜を用いて水からの水素分離を行い、膜を透過した水素を用いた触媒水素化により水素貯蔵媒体である水素キャリアを製造するシステムを構築した。トルエンのメチルシクロヘキサンへの水素化について、ステンレスメッシュ上に担持した白金/アルミナ触媒を用いることで水素化が進行することを見出した。さらに、従来型よりも膜面積が大きく電極間距離の短い改良型の電極セル容器による水電解では、温度上昇により透過水素流量が増大することを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能エネルギー由来の電力の有効利用のためには、電力を用いて水を電気分解して水素を製造するシステムの構築が必要である。本研究で開発したシステムは、水電解に加えて生成した水素を水や酸素から分離することが可能となる利点を有する。また、そこで生成した水素を用いて有機化合物の水素化を行うと水素を液体として貯蔵・輸送することが可能となり、本研究の結果は、その一助となりうるものである。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Extraction of strawberry leaves with supercritical carbon dioxide and entrainers: Antioxidant capacity, total phenolic content, and inhibitory effect on uric acid production of the extract2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Takafumi、Ikeya Yoshiro、Adachi Shin-ichi、Yagasaki Kazumi、Nihei Ken-ichi、Itoh Naotsugu
    • 雑誌名

      Food and Bioproducts Processing

      巻: 117 ページ: 160-169

    • DOI

      10.1016/j.fbp.2019.07.003

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrothermal extraction of antioxidant compounds from green coffee beans and decomposition kinetics of 3-o-caffeoylquinic acid2018

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Sato, Takuya Takahata, Tetsuo Honma, Masaru Watanabe, Masayoshi Wagatsuma, Shiho Matsuda, Richard Lee Smith, Jr., Naotsugu Itoh
    • 雑誌名

      Ind. Eng. Chem. Res.

      巻: 57 号: 22 ページ: 7624-7652

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.8b00821

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 水素透過Pd-Ag膜セルを用いた水電解における水素生成速度の評価2020

    • 著者名/発表者名
      島村雛季,佐藤剛史,伊藤直次
    • 学会等名
      化学工学会第51回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水素透過パラジウム膜を用いた水電解におけるセル特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      島村雛季、佐藤剛史、伊藤直次
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrogenation of toluene by electrolysis of water with hydrogen permeable palladium membrane electrode and structured catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Sato, Hinaki Shimamura, Naotsugu Itoh
    • 学会等名
      14th International Conference on Catalysis in Membrane Reactors
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical hydride synthesis with hydrogen permeable Pd-Ag membrane electrode and structured Pt/Al2O3 catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Hinaki Shimamura, Takafumi Sato, Naotsugu Itoh
    • 学会等名
      The 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素透過膜電極と構造体触媒を用いた水電解によるケミカルハイドライド製造2018

    • 著者名/発表者名
      島村 雛季, 佐藤 剛史, 伊藤 直次
    • 学会等名
      第21回化学工学会学生発表会(東京大会)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Methane steam reforming using wall-tube reactor combined with palladium membrane as hydrogen extractor2017

    • 著者名/発表者名
      N. Itoh, M. Vasquez, T. Sato
    • 学会等名
      APCChE 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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