| 研究課題/領域番号 |
21K14713
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 弘前大学 (2022-2023)
長岡技術科学大学 (2021) |
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研究代表者 |
松田 翔風 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (90800649)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 一酸化炭素還元 / メタン生成 / 固体高分子形燃料電池 / 白金電極触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、一酸化炭素（CO）を燃料として発電する新規燃料電池（H2-CO燃料電池）の開発を提案する。低過電圧CO還元によるメタン生成を実現できれば、H2酸化反応と組み合わせることで、COを還元して有用生成物であるメタンを生成しながら発電する革新的燃料電池となりうる。本研究では、Pt電極触媒を用いたCO還元反応を戦略的に制御することで低過電圧メタン生成を達成し、H2-CO燃料電池を実験的に実証することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
我々が先行研究で見出した白金電極触媒を有する膜電極接合体を用いた二酸化炭素（CO2）の還元によるメタン（CH4）生成（CO2→吸着CO→メタンの2段階反応）の後段反応に着目し、本研究では一酸化炭素（CO）の直接還元によるメタン生成を試みた。その結果、供給するCOガス濃度と還元電位を戦略的に制御することで、転化率68.6%のCH4連続生成を達成した。また、このCO還元反応と水素（H2）酸化反応を組み合わせることでH2-CO燃料電池として発電することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カーボンリサイクル技術ロードマップの達成へ向けて、一酸化炭素（CO）から燃料を製造する技術の確立は重要な位置づけにある。本研究ではCO自身を燃料として発電するH2-CO燃料電池が理論的に作動可能かつ実験上も発電できることを見出した。このH2-CO燃料電池は負極に水素（H2）ガス、正極にCOガスを供給するため、COを還元しながら（有用生成物であるメタンを生成しながら）発電できる革新的電池であり、カーボンリサイクル技術の一環として学術的にも社会的にも大きなインパクトを与えることが期待される。
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