| 研究課題/領域番号 |
20H00282
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分24:航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
梅田 実 長岡技術科学大学, 工学研究科, 理事・副学長 (20323066)
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| 研究分担者 |
曽根 理嗣 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70373438)
白仁田 沙代子 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90580994)
松田 翔風 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (90800649)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2023年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2022年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2021年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
2020年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
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| キーワード | メタン生成 / 二酸化炭素還元 / 白金担持カーボン / 固体高分子形セル / 低過電圧 / 固体高分子セル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本提案者らは，固体高分子形燃料電池を用いてCO2をCH4に還元する研究を行い，高選択的かつ低消費エネルギーで反応させる新技術を開発してきた。また，このCO2還元をH2酸化と組み合わせることで燃料電池が発電することを報告している。この発電は，理論的にも生ずることが示されている。一方，有人宇宙探査を長期に渡り実施するため，高い効率でCO2分子からO原子２個を回収する技術開発が強く求められている。本研究は，当該CO2還元研究を国際的に活発化している有人宇宙探査に展開し，閉鎖空間の生命維持方式を世界に先駆けて開発して，国際標準となるO2回収方式を確立することを狙いとする。
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| 研究成果の概要 |
CO2を付加価値のある化学物質に変換するにあたり、CO2電解還元は有用な技術の一つとして注目を集めている。種々の金属電極、主にAu、Ag、CuでCO2 電解還元に関する報告が多い。しかし、これらの報告ではCO2還元のために高い過電圧を必要とする。当研究グループでは、最近、膜電極接合体にPt系電極触媒を採用することで、極めて低い過電圧でCO2還元反応が進行することを世界に先駆けて見出した。本研究では、これを発展させ、Pt電極上に吸着したHとCOを反応させる新しい反応を開発した。結果的に、極小の過電圧で、最大 60%のファラデー効率でCO2をCH4に変換する技術の開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，国際的に活発化している有人宇宙探査を長期に渡り実施するため，高い効率でCO2分子からO原子２個を回収する技術開発に係るものである。従来型のサバチエ法は，触媒を用いる高温高圧下でのバッチ反応である。本研究の電気化学反応は，常温常圧下でフロー方式による連続反応が可能であるため，世界に先駆けて研究開発を行い，国際標準となるO2回収方式を確立することを目指している。この核心技術となるCO2還元は，すでに低過電圧と高選択反応にめどを立てており，電流効率の高効率化が最重要課題であったが、本研究により極小の過電圧で、最大60%のファラデー効率でCO2をCH4とH2Oに変換する技術の開発に成功した。
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