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振動温度の非平衡性を活用した新しいプラズマ反応プロセスの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17K18767
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 プラズマ学およびその関連分野
研究機関北海道大学

研究代表者

佐々木 浩一  北海道大学, 工学研究院, 教授 (50235248)

研究協力者 西山 修輔  
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード振動励起状態 / 再結合プラズマ / 非平衡プラズマ / 炭酸ガスリフォーミング / 振動励起
研究成果の概要

0.1-0.3 eVという超低電子温度再結合プラズマを用いた実験により,振動励起状態を経た二酸化炭素の分解という現象を世界で初めて明確な形で実証し,その総括的反応速度係数は,0.1 eV以上の電子温度の範囲において,電子温度の増加に対して減少することを示した。振動励起状態にある二酸化炭素と水素原子の会合反応によるギ酸の生成を実証することはできなかったが,振動温度の非平衡性を活用した新しいプラズマ反応プロセスの開拓という全体構想の緒を拓くことができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

振動励起状態が関与する反応過程の重要性は,本研究で取り上げた気相反応だけでなく,プラズマ支援触媒反応においても重要視されるようになっている。振動励起しか生じない超低電子温度のプラズマ環境を利用し,振動励起状態を経た分解反応が効率的であることを明確な形で実証したことは,プラズマ反応プロセスの学術大系における新しい考え方の実証でもあり,高い意義がある。社会的には,再生可能エネルギーを用いて化学ポテンシャルの高い物質を生成する工業プロセスの効率を高める技術の創出に寄与する成果である。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Decomposition of carbon dioxide by recombining hydrogen plasma with ultralow electron temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki Masahiro、Nishiyama Shusuke、Sasaki Koichi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 11 号: 6 ページ: 066202-066202

    • DOI

      10.7567/apex.11.066202

    • NAID

      210000136260

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 低電子温度再結合H2プラズマによるCO2分解効率の評価2019

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,西山修輔,佐々木浩一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超低電子温度再結合H2/CO2プラズマにおける反応生成物の分析2019

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,佐々木浩一
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Decomposition efficiency of CO2 in recombining hydrogen plasma with ultralow electron temperature2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamazaki and K. Sasaki
    • 学会等名
      24th Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurements of electron density, electron temperature, and gas temperature in recombining hydrogen plasma with addition of CO22018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamazaki, S. Nishiyama, and K. Sasaki
    • 学会等名
      24th Europhysics Conference on Atomic and Molecular Physics of Ionized Gases
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低電子温度再結合Heプラズマにおける振動励起状態を経たCO2の分解2018

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,佐々木浩一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 低電子温度再結合水素プラズマによる二酸化炭素の分解II2018

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,西山修輔,佐々木浩一
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素を添加した再結合水素プラズマの診断2018

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,西山修輔,佐々木浩一
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会北海道地区研究連絡会第21回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Decomposition of carbon dioxide by recombining hydrogen plasmaDecomposition of carbon dioxide by recombining hydrogen plasma with a low electron temperature2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamazaki and K. Sasaki
    • 学会等名
      10th International Symposium on Advanced Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials / 11th International Conference on Plasma-Nano Technology & Science
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低電子温度再結合水素プラズマによる二酸化炭素の分解率2017

    • 著者名/発表者名
      山崎方弘,佐々木浩一
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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