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水素発生抑制に着目し、炭化水素類生成を目的とした連続的・段階的CO2電解還元

研究課題

研究課題/領域番号 18K14324
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
研究機関九州工業大学

研究代表者

高辻 義行  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 助教 (70799345)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード二酸化炭素 / 電解還元 / 資源化 / CO2 / CO2電解還元 / Zn / Cu-Co / 多孔質Zn電極 / Cu-Co触媒電極 / 二酸化炭素電解還元
研究成果の概要

持続可能社会を実現するために、温室効果ガスであるCO2を有用物質へ変換する資源化技術は必要な技術である。本研究では、CO2を電気化学的に還元し、有用物質に変換する際の競合反応である水分解反応を抑制するため、連続的かつ段階的に二酸化炭素の還元を行った。亜鉛触媒電極を使ったCO2還元は目標である約80%のCOファラデー効率を達成し、銅触媒電極ではCO2をパルス的に還元することで、生成物選択性を向上させることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

亜鉛板を多孔質化することで、最大約80%のファラデー効率でCO2をCOへ変換することに成功した、この多孔質亜鉛触媒電極の調製法は陽極酸化であり、工業化を見据えるうえで非常に有用な手法であるため、CO2の資源化技術に貢献できる。またコバルトを少量含む銅触媒電極の開発にも成功した。この銅触媒電極は資源として有用なメタンの生成効率を大きく向上させ、効率的にメタンを生成することができる。また、パルス的に電解することによって、消費電力を抑え、かつメタン生成効率がさらに上昇する結果も得られた。これらの技術は、今後CO2の資源化に貢献できる技術である。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Experimental and Theoretical Elucidation of Electrochemical CO2 Reduction on an Electrodeposited Cu3Sn Alloy2019

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Masayuki、Takatsuji Yoshiyuki、Iikubo Satoshi、Kawano Shoya、Sakakura Tatsuya、Haruyama Tetsuya
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 5 ページ: 3004-3010

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11431

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visualization of catalytic edge reactivity in electrochemical CO2 reduction on porous Zn electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Masayuki、Takatsuji Yoshiyuki、Hirata Kaito、Fukuma Takeshi、Ohno Teruhisa、Sakakura Tatsuya、Haruyama Tetsuya
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 290 ページ: 255-261

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2018.09.080

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Selective Methane Production Through Electrochemical CO2 reduction by Electrolytically Plated Cu-Co Electrode2018

    • 著者名/発表者名
      Takatsuji Yoshiyuki、Nakata Ikumi、Morimoto Masayuki、Sakakura Tatsuya、Yamasaki Ryota、Haruyama Tetsuya
    • 雑誌名

      Electrocatalysis

      巻: 10 号: 1 ページ: 29-34

    • DOI

      10.1007/s12678-018-0492-0

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ギ酸生成能の向上を目指した表面改質Snを用いたCO2電解還元2020

    • 著者名/発表者名
      藤田波輝、森本将行、高辻 義行、春山 哲也
    • 学会等名
      第10回 CSJ化学フェスタ2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Production selectivity of CO2 electrochemical reduction by anodized Zn electrode2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Takatsuji, Masayuki Morimoto, Tetsuya Haruyama
    • 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
  • [学会発表] 陽極酸化処理したZn電極のCO2電解還元における生成物選択性2018

    • 著者名/発表者名
      高辻義行、森本将行、春山哲也
    • 学会等名
      電気化学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 陽極酸化処理した亜鉛電極による二酸化炭素電解還元反応のギ酸生成選択性2018

    • 著者名/発表者名
      高辻義行、森本将行、中津留幸真、飯久保智、春山哲也
    • 学会等名
      電気化学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CH4 生成を目指したCO2電解還元に用いる銅触媒電極の検討2018

    • 著者名/発表者名
      中田郁実、高辻義行、森本将行、春山哲也
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Cu-Co電極を用いたCO2パルス電解還元2018

    • 著者名/発表者名
      中田郁実、高辻義行、森本将行、 春山哲也
    • 学会等名
      電気化学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 鍍金Zn電極のCO2電解還元特性2018

    • 著者名/発表者名
      中津留幸真、森本将行、高辻義行、春山哲也
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスめっき調製した銅電極によるCO2還元特性2018

    • 著者名/発表者名
      龍王 仁、森本 将行、高辻 義行、春山 哲也
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] めっき調製したCu電極の表面形状によるCO2還元特性変化2018

    • 著者名/発表者名
      龍王 仁、森本将行、高辻義行、春山哲也
    • 学会等名
      電気化学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 多孔質Zn電極によるCO2還元反応場の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      森本将行、高辻義行、平田海斗、福間剛士、春山哲也
    • 学会等名
      化学関連支部合同九州大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Cu3Sn合金電極によるCO2還元の反応分析と理論計算による解析2018

    • 著者名/発表者名
      森本将行、高辻義行、飯久保智、春山哲也
    • 学会等名
      電気化学会
    • 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: 2022-01-27  

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