| 研究課題/領域番号 |
21K18847
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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 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
永岡 勝俊 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90381029)
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| 研究分担者 |
佐藤 勝俊 名古屋大学, 工学研究科, 特任准教授 (30586607)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
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| キーワード | アンモニア / 水素製造 / マイクロ波 / 瞬時起動 / 触媒 / グリーン / クリーン / 卑金属 / 水素 / 酸化分解 / オペランド解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マイクロ波(MW)を数秒照射するだけで、アンモニアと酸素からの水素製造を瞬時に起動し、以降は無加熱で水素を生成し続ける利便性に優れた触媒プロセスを開発する。特に，MW照射下での触媒の挙動を詳細に解析することで、短時間のMW照射で反応を起動できる触媒組成・構造を明らかにし、触媒の設計指針の獲得につなげる。MW照射下で昇温還元・脱離実験、同位体交換実験を実施することで、反応開始時の触媒挙動を解明する。さらに，これらを礎として、最終的にXAFSでの触媒解析を含むOperando解析も実施し，触媒挙動を解明することも目標とする．
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| 研究成果の概要 |
水素（エネルギー）キャリアとして期待されているアンモニアから高速で水素を製造できるアンモニアの酸化分解反応を常温から瞬時に起動するプロセスの構築について検討した。その結果、Co3O4/Ce0.5Zr0.5O2触媒を用い、2.45 GHzのマクロ波（MW）を10 Wで照射すると10 s程度の極短時間で、アンモニアの酸化分解反応を起動できた。MW照射は、電気炉加熱と比較して、瞬時起動、起動後の触媒活性の点でメリットがあることが分かった。さらに、Co3O4/Ce0.5Zr0.5O2触媒ではMW照射による起動と停止の繰り返しが可能であり、優れた触媒特性を示すことが明らかとなった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果はカーボンフリー燃料として期待されているアンモニアと酸素から触媒にマイクロ波を照射するだけで、瞬時に水素を発生できるという斬新なものであり、学術的な意義が大きい。アンモニアは難燃性であるが、水素と混焼すると燃えやすいことが知られており、本研究の成果は燃料アンモニアの利用を拡大するものであり、世界中で利用される可能性を秘めている。その意味で社会的な意義も非常に大きいと言える。
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