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Pt酸化物を備えた電気化学リアクターによるCO2からメタノールへの高効率変換

研究課題

研究課題/領域番号 18K14311
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関秋田大学

研究代表者

高橋 弘樹  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (60632809)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード二酸化炭素 / 電解還元 / リアクター / 付加価値化 / Pt-Cu合金 / 表面増強赤外分光法 / Pt酸化物 / 生成物分析 / Pt合金 / CO2 / CeO2 / その場赤外分光測定 / カソード
研究成果の概要

大気中のCO2濃度低減を目指して,回収CO2をその場でメタノールに変換する電気化学リアクターのPt酸化物カソード材料のCO2電解還元活性を調査した。Pt酸化物はPtよりも優れたCO2電解還元活性を示し,その要因が反応中間体の相違であることをその場赤外分光測定によって解明した。Pt-Cu合金においては,Pt酸化物の場合とは異なる要因でPtより高いCO2電解還元活性を確認しており,Pt合金系カソードの可能性を見いだせた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Pt酸化物やPt-Cu合金を用いることでPtよりも優れたCO2電解還元活性が発現することを見出した。この要因を調査することで,Pt酸化物やPt-Cu合金の電解還元活性に及ぼす影響因子を究明する,高い学術的意義を持ち,水電解等の様々な電気化学システムへの活用が期待できる。また,Ptよりも多量のCO2を還元できることから,大気中のCO2濃度低減に貢献できる。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (66件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (54件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] 酸素を添加した水素雰囲気中におけるNi基合金の高温酸化挙動2023

    • 著者名/発表者名
      福本倫久, 原聖也, 高橋弘樹
    • 雑誌名

      日本ガスタービン学会誌

      巻: 51 ページ: 176-181

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxidation behavior of pure iron under hydrogen combustion environment2023

    • 著者名/発表者名
      Michihisa Fukumoto, Seiya Hara, and Hiroki Takahashi
    • 雑誌名

      Metals

      巻: 13 号: 7 ページ: 1246-1246

    • DOI

      10.3390/met13071246

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水素燃焼を模擬した環境での水素センサーおよび酸素センサーを用いた純鉄の耐環境性の解析2023

    • 著者名/発表者名
      福本倫久, 原聖也, 高橋弘樹
    • 雑誌名

      日本ガスタービン学会誌

      巻: 51 ページ: 60-67

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Morphological investigation and electrochemical performance evaluation of novel porous NiPt produced by Al-deposition/dissolution in moltensalts for hydrogen and oxygen evolution reaction2023

    • 著者名/発表者名
      Michihisa Fukumoto, Hiroki Takahashi, Dawid Kutyla, Marek Wojnicki, and Piotr Zabinski
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 49 ページ: 754-765

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2023.09.077

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In-situ Analysis of CO<sub>2</sub> Electroreduction on Pt and Pt Oxide Cathodes2020

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ohkubo, Hiroki Takahashi, E.P.J. Watters, Masami Taguchi
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 88 号: 3 ページ: 210-217

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.19-00066

    • NAID

      130007840159

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 年月日
      2020-05-05
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CO<sub>2 </sub>還元に対するPt酸化物の電極触媒活性2019

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 雑誌名

      資源と素材

      巻: 135 号: 2 ページ: 8-14

    • DOI

      10.2473/journalofmmij.135.8

    • NAID

      130007603063

    • ISSN
      1881-6118, 1884-0450
    • 年月日
      2019-02-28
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2電解還元システム用高活性カソード材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹
    • 雑誌名

      鉱山

      巻: 72 ページ: 18-26

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] CO2電解還元システム用高活性カソード触媒の開発2018

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 63 ページ: 6-9

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アンモニア雰囲気中での純鉄の高温酸化に及ぼす酸素の影響2024

    • 著者名/発表者名
      福本倫久, 原聖也, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2024年春期第174回講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Pt-Mo-O薄膜のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化特性2024

    • 著者名/発表者名
      土井紀明, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2024年春期第174回講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水電解用多孔質Ni-Pt合金電極の作製と水素発生挙動2024

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 高橋琉, 福本倫久
    • 学会等名
      日本金属学会2024年春期第174回講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Pt 系ハイエントロピー合金の水電解特性2024

    • 著者名/発表者名
      土井紀明, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第58回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 溶融塩を用いた表面処理による多孔質Ni-Pt合金電極の創製2024

    • 著者名/発表者名
      福本倫久, 高橋琉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第58回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 亜鉛電解採取用アノードの酸素発生特性に及ぼす金属酸化物の添加効果2024

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 細島洋喜, 福本倫久
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第58回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ニッケルカーボンナノオニオン(Ni-CNO)の電極触媒への応用可能性検討2023

    • 著者名/発表者名
      織田隼輔, 安食嘉晴, 小寺史浩, 宮越昭彦, 高橋弘樹
    • 学会等名
      第64回電池討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ水電解を用いた水素供給による金属の高温酸化挙動2023

    • 著者名/発表者名
      福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会第186回秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水素環境における純鉄の高温酸化に及ぼす酸素量の影響2023

    • 著者名/発表者名
      原聖也, 高橋弘樹, 福本倫久
    • 学会等名
      日本金属学会2023年(第173回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] アンモニア雰囲気中での高温酸化に及ぼす温度の影響2023

    • 著者名/発表者名
      福本 倫久, 原 聖也, 高橋 弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2023年(第173回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 亜鉛電解採取用Pb基アノードに対するCo系酸化物の添加効果2023

    • 著者名/発表者名
      細島洋喜, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2023年(第173回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] N/Ru比の異なるRu窒化物の作製と酸性溶液中での酸素発生特性の調査2023

    • 著者名/発表者名
      織田隼輔, 長谷川祐樹, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2023年(第173回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 溶融塩処理した多孔質Ni-Pt合金の水素および酸素発生挙動2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤茉弥, 高橋弘樹, 福本倫久
    • 学会等名
      日本金属学会2023年(第173回)秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 水素環境における純鉄の高温酸化に及ぼす酸素量の影響2023

    • 著者名/発表者名
      原聖也, 高橋弘樹, 福本倫久
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和5年度(第33回)年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 溶融塩処理を用いた多孔質Ni-Pt合金の生成とその水素発生挙動2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤茉弥, 高橋弘樹, 福本倫久
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和5年度(第33回)年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタによるRu窒化物の合成条件と酸素発生特性の調査2023

    • 著者名/発表者名
      織田隼輔, 長谷川祐樹, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和5年度(第33回)年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Zn電解採取用複合酸化物含有Pb基アノードの表面状態の分析2023

    • 著者名/発表者名
      細島洋喜, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和5年度(第33回)年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Pt系多元金属薄膜電極の作製とアンモニア酸化特性2023

    • 著者名/発表者名
      土井紀明, 福本倫久, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和5年度(第33回)年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] PtカソードのCO2電解還元反応におけるO2の影響2022

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 河内洋祐
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第56回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹
    • 学会等名
      秋田県高エネルギー加速器技術研究会 令和3年度第2回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CO2 Electroreduction Reaction on Pt-Cu Catalyst and its In-situ Analysis by Infrared Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahashi, Keisuke Ohkubo, Masami Taguchi
    • 学会等名
      PRiME 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pt-CeO2電極触媒のCO2電解還元活性2020

    • 著者名/発表者名
      沼澤時生, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタによるMo-N薄膜の作製とアルカリ溶液中での酸素還元活性の評価2020

    • 著者名/発表者名
      藤坂飛翔, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第54回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] PtおよびPt-CuのCO2電解還元活性の評価2020

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第54回研究技術発表会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Pt-Cu電極のCO2電解還元活性2019

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      資源・素材2019(京都)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温CO2電解に及ぼすカソード触媒の効果2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      資源・素材2019(京都)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of molybdenum nitride particles from molybdenum sulfide and evaluation of oxygen reduction reaction2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺大樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2 electrolytic reduction activity of Pt-CeO2 electrodes2019

    • 著者名/発表者名
      沼澤時生, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Mo-N thin films by reactive sputtering and evaluation of oxygen reduction reaction in alkaline solution2019

    • 著者名/発表者名
      藤坂飛翔, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrolytic reduction of CO2 in solid oxide electrolysis cells with Ni-C12A7 cathode2019

    • 著者名/発表者名
      今井拓海, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      2019年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2高温電解還元特性に及ぼすカソード触媒の影響2019

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 熊谷清孝, 菅原和久, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HClO4水溶液中におけるPt-Cu/Cの酸素還元活性2019

    • 著者名/発表者名
      高橋勇樹, 高橋弘樹, 菅原和久, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期(第165回)講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Mo窒化物ナノ粒子の調製とHClO4水溶液中における酸素還元特性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      渡辺大樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和元年度(第29回)年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] PtのCO2電解還元活性に及ぼすCeO2添加の効果2019

    • 著者名/発表者名
      沼澤時生, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和元年度(第29回)年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温でのCO2電解還元特性に及ぼすカソード材料の影響2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和元年度(第29回)年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] その場赤外分光法による電極反応の解析~メタノール酸化反応とCO2電解還元反応~2019

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹
    • 学会等名
      第19回 GREENシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] YSZを電解質に用いたCO2高温電解還元2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      第49回セミコンファレス・第31回東北若手の会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 外分光法によるCO2電解還元生成物のその場解析2018

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      第49回セミコンファレス・第31回東北若手の会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反応性スパッタで作製したPt-CuおよびPt-Cu酸化物薄膜の酸素還元活性2018

    • 著者名/発表者名
      高橋勇樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会(第163回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] YSZを電解質に用いたH2Oの高温電解還元2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会(第163回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PtおよびPt酸化物によるCO2電解還元と赤外分光法を用いた反応中間体その場解析2018

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会(第163回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] NiまたはCoを含むYSZ系サーメットカソードによるCO2電解還元2018

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 熊谷清孝, 羽田崇良, 大久保敬祐, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2018年秋期講演大会(第163回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of electrocatalyst on high temperature electrolytic reduction of CO22018

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] In-situ analysis for CO2 reduction on Pt and Pt oxide cathodes2018

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrocatalytic Activity of Pt-based Cathods for CO2 Reduction2018

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrolytic Reduction of Carbon Dioxide by Solid Oxide Elecrolysis Cells2018

    • 著者名/発表者名
      田口正美, 高橋弘樹
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化物イオン伝導体を用いたCO2電解還元に及ぼす電極触媒の影響2018

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 羽田崇良, 大久保敬祐, 田口正美
    • 学会等名
      資源・素材2018(福岡)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PtおよびPt酸化物電極上のCO2還元反応のその場赤外分光測定2018

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      資源・素材2018(福岡)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Difference in reaction path of CO2 electroreduction on Pt and Pt oxide2018

    • 著者名/発表者名
      Ohkubo Keisuke, Hiroki Takahashi, and Masami Taguchi
    • 学会等名
      The 18th GREEN Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PtおよびPt酸化物のCO2電解還元と赤外光を用いたその場解析2018

    • 著者名/発表者名
      大久保敬祐, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度日本素材物性学会年会(第28回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Pt-CuおよびPt-Cu酸化物薄膜の作製と酸素還元活性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      高橋勇樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度日本素材物性学会年会(第28回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] H2Oの高温電解還元に及ぼす電極触媒の影響2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷清孝, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度日本素材物性学会年会(第28回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 固体酸化物形電解セルを用いたCO2電解還元に及ぼす電極触媒の影響2018

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 羽田崇良, 大久保敬祐
    • 学会等名
      平成30年度日本素材物性学会年会(第28回)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of Pt-Cu and Pt-Cu oxide thin films by reactive sputtering and evaluation of oxygen reduction activity2018

    • 著者名/発表者名
      高橋勇樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      平成30年度化学系学協会東北大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] エネルギー材料学研究室

    • URL

      https://www.gipc.akita-u.ac.jp/~tkhshrk/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] エネルギー材料学研究室

    • URL

      http://www.gipc.akita-u.ac.jp/~tkhshrk/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 秋田大学研究者総覧

    • URL

      http://akitauinfo.akita-u.ac.jp/html/100000181_ja.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 秋田大学 研究者総覧

    • URL

      http://akitauinfo.akita-u.ac.jp/html/100000181_ja.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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