| 研究課題/領域番号 |
20K05579
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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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小玉 聡 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90589417)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | CO2分離回収 / 固体吸収剤 / アミン / 電場 / プロセス評価 / 温暖化対策 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CO2固体吸収剤の性能は担持されるアミンに支配され、再生熱が小さく耐久性に優れるアミンはCO2 との反応速度および拡散速度が遅い傾向がある。これを解決するため、固体吸収剤を静電場に配置し、印加電圧や担体形状などを最適化することで固体吸収剤中のイオンの移動を促進し、CO2 吸収速度、耐久性、消費エネルギーともに優れる吸収剤を開発する。静電場中の固体吸収剤中のイオンの移動を実験とシミュレーションにより解析してCO2 吸収・放散特性を向上させるとともに、プロセスのコスト評価を実施し、化学吸収プロセス、膜分離プロセスとのコスト比較を行い、CO2 分離回収プロセスとしての適用可能性を評価する。
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| 研究成果の概要 |
この研究では、CO2固体吸収剤のCO2吸収速度を電場を用いて加速させる技術を開発した。TEPAとemimBF4を含浸させた固体吸収剤に電場を印加することにより、最大25％程度吸収速度と容量が増加した。分子量が異なる２種のアミンを用いた結果、吸収挙動が変化したことから、アミン分子の配向や拡散がCO2吸収に影響していることが示唆された。１次元の非定常拡散モデルを構築して担体へのCO2の吸収および担体内部への拡散を解析した結果、電場による吸収速度の向上は担体内部の拡散速度を向上させるよりも、気液界面近傍における吸収剤へのCO2の溶解が促進された影響が大きいことが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CO2固体吸収剤は、低エネルギーでCO2分離が可能な材料として注目され、DACへの応用も検討されているが、吸収速度の遅さが課題となっている。この研究では、電場が存在する環境下でCO2を固体吸収剤に吸収させることで吸収速度が向上することを見出した。さらに、吸収モデルを構築し、CO2の吸収と担体内部での拡散を解析した。その結果、電場による吸収速度の向上は、気液界面近くにおけるCO2の溶解が促進された影響が大きいことが示唆された。また、この解析によりプロセスの運転条件を予測することも可能となった。
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