| 研究課題/領域番号 |
20K12239
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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64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
遠藤 宣隆 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40314819)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 電解水素製造 / 海水電解 / 選択性制御 / 酸素 / 塩素 / 水素製造 / 天然水利用 / 反応選択性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
安価な天然由来の電解液として、海水や河川水、下水処理水等を用いた、低コストの水素製造を検討する。特にNaClは海水を始めとした多様な水中に含まれており、安価に伝導度を付与できる優れた電解質だが、NaCl溶液はアノードから塩素を優先的に生成することが知られており、多量の水素製造を想定すると問題がある。そこで、主にセル構造を検討することで、NaCl溶液でも酸素を優先的に生成する電解槽の構築を検討する。
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| 研究成果の概要 |
薄板型流路を持つ流通式電解槽を自作し、模擬海水として3.5wt% NaCl溶液を電解した。50ml/minで供給して行った電解において、出口濃度の塩素濃度は理論値の40～50％となり、残りの電気量は出口溶液のpH変化から酸素生成に消費されたことが示された。これは電極近傍の溶液が流路部とは異なる流れとなり、そこへの反応物イオンの供給速度の差によると考えられた。印加電流および溶液の供給速度、そのセル要素の配置による影響は、それを裏付けるものであった。この結果より、セルの構造や運転条件を変えることで、海水電解であっても塩素／酸素の選択性、すなわち生成比率を変化させることができることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
今後の水素需要の増大には、それ単独で採算が取れるクリーンエネルギーによる水電解法の開発が不可欠である。海水および食塩の電解液資源利用は、入手容易性からコスト低減に大きく貢献する。しかし塩素は滅菌などに利用できるが、その腐食性・毒性から過剰な生産は望ましくない。本研究によって塩素生成量を自在に制御できれば、滅菌剤として用いる塩素を現地で製造できる。これにより、安価な電解液資源の利用、自然水利用に必要な滅菌剤の内部調達、腐食性や毒性のある副生物の過剰生産による処理費用の低減ができる。これは自然エネルギーの面積効率から、中規模になると予想される水素製造プラントでは、その貢献は大きいと考えられる。
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