グリーン溶媒を用いた電気化学的CO2還元反応場の開発と反応機構の解明

• 研究課題/領域番号: 19K05133
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27010:移動現象および単位操作関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 金久保 光央 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (70286764)
• 研究分担者: 本林 健太 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60609600)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019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: グリーン溶媒 / イオン液体 / 二酸化炭素 / 電気化学的還元 / 反応機構解明 / 分離回収 / 有用変換 / 電気化学 / 炭素循環

研究開始時の研究の概要

本研究では、電極上で生成するアニオンラジカルの反応活性制御やCO2還元を促進する電子移動プロモーターの新規開発に取り組み、それらの現象やメカニズムを溶液化学的な観点から分子レベルで解明して高効率な電解反応プロセスの開発を進める。

研究成果の概要

イオン液体は常温近傍以下に融点を持つ液体の塩で、不揮発性、難燃性、優れた熱化学的安定性などの特徴を有し、二次電池の電解液を始めとして化学反応や分離プロセスの媒体としての応用研究が進められている。イオン液体は電気化学的CO2還元反応（ECR）の電解液や電子移動プロモーターとして注目されている。本研究では、機能性電解液や電子移動プロモーターなどの基盤技術の構築を通して高効率のECRの開発を目指した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

電気化学的CO2還元反応（ECR）に関する研究は国内外を問わず盛んに行われており、電極触媒や金属錯体メディエーターなどの技術開発が進められている。本研究では、CO2由来の反応活性種と溶媒にあたる電解液との相互作用に着目して最適な電解液の分子設計を目指したが、そのような例はこれまでほとんど無く、学術的意義が高いと認識する。また、自然由来の再生可能エネルギーの普及が進んでおり、それらに基づく余剰電力等のマネージメントが必要とされる。高効率ECRをさらに発展させることで、CO2をエネルギー源に変換でき、オンサイト・オンデマンドの分散型CCUのモデルとして期待される。