| 研究課題/領域番号 |
21K14726
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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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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
比護 拓馬 早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (80778126)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 酸素キャリア材 / ケミカルルーピング / CO2転換 / 金属間化合物 / 酸素キャリア材料 / 酸化還元反応 / ケミカル・ルーピング / 固体触媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
酸素キャリア材料(Oxygen carrier material：OC材)は保有する格子酸素放出と酸素吸蔵を介して種々の化学反応を触媒し、両反応間を循環することで連続的な化学反応システムを構築できる。従来はOC材として、ペロブスカイト型酸化物に代表される酸素不定比性酸化物が盛んに研究されてきた。しかしこれら従来型OC材は、貯蔵している酸素の大部分を高い反応速度を維持して利用できないという課題を抱えている。本研究では、従来型OC材の本質的課題を克服し得る新規OC材として「金属間化合物-酸化物複合型OC材」設計し、それらを利用した高効率な触媒・熱化学反応プロセスの実現、体系的な学理確立を目指す。
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| 研究成果の概要 |
ケミカルルーピングは従来型の触媒反応がもつ制約を克服しうるプロセスとして注目されている。本研究では、ケミカルルーピングにおいて最重要要素である酸素キャリア材を新たに設計し、既存のキャリア材を超える転化率および反応速度を実現することを目的とした。
本研究で提案した新規酸素キャリア材料をケミカルループ型逆水性ガスシフト反応に適用したところ、既報の酸素キャリア材を大きく超えるCO2転化速度を示すことがわかった。種々のキャラクタリゼーションにより、反応メカニズムを明らかにすることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ケミカルルーピングプロセスは、従来型の触媒プロセスがもつ様々な制約・課題を克服できる有望なプロセスであり、その最も重要な要素が酸素キャリア材の性能である。本研究で高性能酸素キャリア材の新たなコンセプトが実証されたことは、ケミカルルーピングプロセスの実現可能性を高める成果であるといえる。また、新規OC材は逆水性ガスシフト(CO2のCOへの転換)以外の化学反応へも適用が可能であり、ケミカルルーピングが汎用性の高いプロセスとして発展することが期待できる。
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