| 研究課題/領域番号 |
20K05206
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
佐藤 剛史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (60375524)
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| 研究分担者 |
伊藤 直次 宇都宮大学, 工学部, 教授 (90356478)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 水電解 / 水素 / 水素透過膜 / パラジウム膜 / 水素化 / 水素分離膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水電解由来の水素原子を利用する水素化反応プロセスは、水素エネルギー社会における水素キャリア合成技術として重要である。本研究では、水素透過能を有するパラジウム膜電極と水素化触媒を用いて、水電解・パラジウム膜での水素分離・触媒水素化反応を同時に行うプロセスの高効率化を行う。従来のセルを改良した新規セルによる水素化を行い、膜の水素透過速度と水素化反応速度の温度依存性、電解側圧力上昇時の気泡減少による水電解水素発生速度増大等を明らかとすることで、水素化反応の効率化に関わる因子を把握する。
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| 研究成果の概要 |
パラジウム－銀合金膜をカソード電極とした従来よりも膜面積が広く電極間距離が短い電解セルを作成した。水酸化カリウム水溶液を用いた水電解を行い、膜上での電解と膜透過を利用した水素製造および水素精製が進行することを確認した。膜への電流供給方法等の装置内部構造の改良により、従来よりも低電圧にて高電流にて電解が進行する水電解装置とした。また、装置内に担持金属触媒を配置してトルエンを供給することで、水電解によるメチルシクロヘキサンへの水素化反応が進行することを明らかとした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
水電解による水素製造および水素化は、再生可能エネルギー由来の電力を資源量が豊富な水を利用し、貯蔵や輸送が可能な水素やケミカルハイドライドに変換する水素エネルギー関連にて重要なプロセスである。本研究は金属水素透過膜を電極として利用することを確かにすることにより水素製造、水素精製、水素化を同一装置で一度に行うことを意図しており、狭小地での水素製造や水素化によるケミカルハイドライド合成を可能とすることで、分散型社会に適合したエネルギー供給システムの発展に寄与するものである。
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