| 研究課題/領域番号 |
21H01894
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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32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 中央大学 |
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研究代表者 |
森 寛敏 中央大学, 理工学部, 教授 (90501825)
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 深共融溶媒 / ガス分離能力 / マテリアルズ・インフォマティクス / 弱い相互作用 / 第一原理統計熱力学計算 / COSMO-RS法 / CO2分離回収液 / 弱い分子間相互作用 / 塩化コリン / イオン性化合物 / 第一原理分子シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
CO2ネガティブエミッション技術を開発するには、その大規模排出源から、CO2を分離回収する安全で安価な吸収液が必要となる。本研究では、安価な水素結合性有機固体を混合するだけで安全に得ることができる深共融溶媒を中心に、そのガス分離特性の向上可能性を検証する。そのためには、ファンデルワールス相互作用などの弱い分子間相互作用も精密記述可能な、定量的第一原理統計熱力学理論を構築せねばならない。本研究では、精密なab initio分子軌道法をベースとした第一原理統計熱力学理論を開発し、機械学習と連携することで、深共融溶媒が未来の有望なCO2吸収液候補であるかどうか、その可能性を予測・検証する。
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| 研究成果の概要 |
地球温暖化対策として、世界規模で「CO2 ネガティブエミッション」技術を開発するには、その大規模排出源から、資源となり得る炭化水素や硫化水素などを取り除きCO2を回収する安全で安価な吸収液が必要となる。従来開発されたアミン水溶液やイオン液体による CO2 吸収液は、再生時のエネルギー収支・毒性・価格に難があり、ガス分離能も十分ではない。本研究では、安価な水素結合性有機固体を混合するだけで安全に得ることができる、深共融溶媒を中心に、そのガス分離特性の向上可能性を検証した。第一原理統計熱力学COSMO-RS計算の結果、三級アミンを持つ深共融溶媒が湿潤条件においてもCO2吸収に優れることが分かった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた、湿潤条件においてもCO2吸収に優れる三級アミンを持つ深共融溶媒は、実験的に創成が可能な化学種から構成されている。即ち、実合成およびガス吸収実験を実施し、その機能を検証することができれば、世界規模で求められている「CO2 ネガティブエミッション」技術の開発につながる。深共融溶媒は、安価に合成できるが、どのようなものを合成すれば、CO2分離により優れた材料となるかは自明ではなく、その開発が遅々としていた。本研究は、国際社会に貢献するCO2吸収性深共融溶媒を、具現化する手段を理論的に明示したものであり、本研究成果は、その意味合いにおいての社会に貢献するものと考えられる。
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