アミン吸着液の電解による二酸化炭素資源化システムの開発

• 研究課題/領域番号: 21K20481
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0401:材料工学、化学工学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山口 信義 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助教 (30910070)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 二酸化炭素電解還元 / アミン / 二酸化炭素還元

研究開始時の研究の概要

本研究は、アミン吸着液の直接電解による高効率なCO2資源化手法の確立を目的とする。初めに、CO2吸着に最適なアミン吸着液を作製するため、吸着液のpH調整を行う。続いて、得られた吸着液を加熱しながら電解することで、最適な変換条件の探索を行う。最後に、得られた条件に基づきCO2の回収と変換を一挙に進行させることのできるデバイスの作製を行う。

研究成果の概要

増加した大気中二酸化炭素(CO2)の回収材としてアミン吸着液が用いられているが、回収CO2の資源化を行うためには加熱によるCO2の脱離が必要である。そのため、CO2含有吸着液に対して直接資源化処理を行うことができれば、加熱に伴うエネルギーを削減することが可能となる。本研究ではCO2含有吸着液中におけるCO2電解還元の高効率化を目指し、加熱電極の使用及び水を含まない系での電解を試みた。その結果、効率向上に対し電極の加熱が一定の効果を有すること、また吸着液中でのCO2還元には水が必須であることを初めて明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アミン吸着液中でのCO2電解還元はここ数年で注目され始めたアイデアであり、実現されれば吸着液の加熱によるCO2脱離を行わないことで５割近くのエネルギーが削減可能となる画期的な技術である。しかし、世界的に見てもこの研究は初期段階であり、重要な知見は未だ得られていない。そのような状況において、本研究では電極の加熱によって還元効率が向上すること、またCO2還元には水が必要であることを初めて明らかにしたという点で、学術的に重要な意義を持つと言える。