| 研究課題/領域番号 |
19K22150
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分31:原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
駒井 武 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30357024)
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| 研究分担者 |
中村 謙吾 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30757589)
渡邉 則昭 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (60466539)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | 地球化学反応 / 鉱物資源 / 水素製造 / 二酸化炭素削減 / 超臨界地熱 / ジオリアクター / CO2固定 / 地化学反応 / 水素生成 / CO2削減 / 鉱物触媒 / 炭素固定 / 超臨界水 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
天然の地圏環境を利用して水素製造とCO2削減とを同時達成可能な水素製造法を新たに考案する。本水素製造法では，地熱環境へCO2とカンラン石を輸送し，水素生成と炭酸塩鉱物の形成をともなうカンラン石の加水反応を利用して水素を製造し，同時にCO2を炭酸塩鉱物として地下に固定するものである。加えて，本水素製造法は目的に応じて発生した水素の一部あるいは全部を鉱物触媒反応によりCO2と反応させて炭化水素に転換して，新たな燃料資源を創成するという特長も有している。本研究では，主に実験的な検討により新規のプロセスに関する実証的な検討を行い，炭素固定と水素および炭化水素製造の同時達成な反応メカニズムを解明する。
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| 研究成果の概要 |
超臨界地熱水の高温高圧の反応場を利用したジオリアクターを活用することで、水素や炭化水素の生成と同時にCO2削減メカニズムを可能にする新規の反応プロセスについて理論的、実験的に検討した。高機能かつ高性能ジオリアクターを想定した反応器を作製して、エネルギー・環境分野での新たなブレークスルーを導出するための理論的な検討を行った。また、多種類の鉱物および触媒を使用して実験した結果、カンラン石、輝石および尖晶石などの天然鉱物をCO2リッチの環境条件下で反応させることにより、高濃度の水素を生成するとともに、反応生成物として炭酸塩鉱物が生成されCO2の固定化も同時に達成できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
超臨界地熱水の高温高圧の反応場を利用したジオリアクター（地下反応器）を活用すれば，水素／炭化水素生成およびCO2削減メカニズムを可能にする高機能・高性能ジオリアクターの具現化というエネルギー・環境分野での新たなブレークスルーをもたらすものと期待される。水素はクリーンでカーボンフリーなエネルギーであるため，地球温暖化の抑制に寄与する新エネルギーと期待されているが、製造プロセスでの副産物やコストの点に問題があった。そこで、本研究では天然の地圏環境を利用して水素製造とCO2削減とを同時達成可能な水素製造法を新たに考案して、高効率の水素製造とCO2の固定化も同時に達成をはかる。
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