| 研究課題/領域番号 |
21H01701
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
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 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
渡部 綾 静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
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| 研究分担者 |
福原 長寿 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | レドックス / 格子硫黄 / 通電加熱 / 脱水素 / メタン化 / 直接電気励起 / 構造体触媒 / アルカン脱水素 / CO2水素化 / 硫化水素 / 通電 / Redox / 硫化物 / 電気励起 / H2S |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、高活性＋高選択的な低級アルカンの脱水素反応場を構造体触媒システムで創製するために、触媒反応場に直接電気エネルギーを投入して気相分解を回避し、かつ硫化物系触媒の表面格子硫黄種のレドックス機能性を電気的に励起する。硫化物系構造体触媒への直接電気励起は、まだ誰も取り組んでいない新たな反応ルートの開拓であり、物質変換技術に関した新しい学理を切り拓く研究テーマである。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、触媒反応場に直接電気エネルギーを投入して気相分解を回避し、高活性と高選択的な脱水素反応場を構造体触媒システムで創製した。具体的には、通電加熱による触媒部の選択的加熱で、高選択率にC5オレフィン類を生成することを見出した。また、プロパンの酸化脱水素やCO2のメタン化反応に通電触媒のシステムを展開した。多孔質形触媒に電流・電圧を印可して直接加熱した通電加熱式システムは、効率的に反応を進行させた。さらに、通電加熱式触媒によるCO2のメタン化反応では、触媒層の温度を容易に制御でき、数ワット程度の僅かな供給電力でも高いCO2転化率が得られることを明らかになり、提案システムの有用性が示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究における学術的意義は、触媒反応場への直接的な電気エネルギー投入によって高性能な脱水素反応場を実現した点にある。通電加熱を利用することで、従来の気相分解を回避し、特定の化学反応において高効率・高選択率を達成した。これにより、少量の電力で高い反応効率を示す新たな触媒システムの可能性を示した。社会的意義は、再生可能エネルギーの導入が進む現代において、本研究で開発された通電加熱式システムが、低消費電力で高効率な化学反応を可能にする点が挙げられる。特に、CO2のメタン化反応において高いCO2転化率を示すことから、温室効果ガスの削減や再生可能エネルギーの有効利用に貢献する技術として期待される。
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