| 研究課題/領域番号 |
20K21106
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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27:化学工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
跡部 真人 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90291351)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | カラムフロー電解 / 電解酸化 / 電極触媒 / 有機電解合成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では既往の酸化反応プロセスに代わり得る化学品生産プロセスの構築を目指し、常温・常圧でありながら電位制御により高度な酸化反応が実施でき、連続的かつ効率的な生産も実現できるカラムフロー電解基盤技術を世界に先駆け創出する。
このような目的を達成するために本研究課題では、カラムフロー電解による酸化反応プロセスを高効率かつ省エネルギー的に実施するためのカーボン基体材料や電極触媒（金属微粒子）などの要素材料の開発を行い、加えて、反応適用性などの知見拡充を図るとともに実用化を指向したカラムフロー電解モジュールの大型化のための技術基盤の整備も行う。
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| 研究成果の概要 |
電気を駆動力とした電解酸化手法は重金属を用いた有害な試薬が不要であり、常温・常圧条件で反応が進行することから省資源・省エネルギーを実現する環境負荷の少ないプロセスとして大いに期待される。しかし、電解反応は二次元界面での反応であるため、従来のビーカー等を用いたバッチ式電解酸化ではスケール収率の向上に難がある。この問題を改善すべく、本研究では反応装置としてカラムフロー電解セルを採用した。当該セルの極めて大きな電極面積、連続合成に適した流通型リアクターといった特長を活かすとともに、カラムフロー電解セルに金電極触媒を修飾することで高効率なアルコール酸化プロセスが構築された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の技術要素であるカラムフロー電解ユニットは移設可能な反応デバイスであり、同時に風力や太陽光などの再生可能エネルギー導入を見越した起動停止の追従性にも優れていることも見込まれるため、オンデマンド、オンサイトでの化学品合成が期待できる。そのため、再生可能エネルギー利用による化学品合成はもとより、本技術の社会実装が進めば、安全性の確保や輸送コストの削減、一極集中型から分散型を実現する社会構築にも貢献することが期待される。
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