| 研究課題/領域番号 |
23K23104
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01836 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
松島 永佳 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (30578026)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 水素エネルギー / 二酸化炭素 / 回収 / 二酸化炭素回収 / 水素ポンプ / 電気透析 / CO2回収 / 電気化学水素ポンプ / CO2分離回収 / 水素ポンピング / 燃料電池 / 高速走査プローブ顕微鏡 / 電気化学水素ポンピング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
鉄鋼業界での2050年CO2排出ゼロに向け、その回収技術や水素製鉄法が不可欠であり、効率的な回収法やH2の有効利用が必要とされる。本研究では、電力消費が極めて少ないH2の酸化還元反応（電気化学水素ポンプ:EHP）に着目し、電気化学透析法による省エネ型CO2回収を行う。本研究は、３Dプリンターで改良したセル設計を透析法に導入することで、多機能性を有するユニークな回収法に繋げる。本成果は、製鉄所や発電所等で導入されている化学吸着法の回収塔への適用が期待され、コンテナ船への応用や工場内でのH2ガスリサイクルにも波及する。
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| 研究成果の概要 |
鉄鋼や電力業界での2050年CO2排出ゼロに向け、その回収技術や水素製鉄法が不可欠であり、効率的な回収法やH2の有効利用が必要とされる。しかし、現在行われているCO2法では、材料腐食やエネルギー消費量の観点から様々な問題が挙げられている。本研究では、電力消費が極めて少ないH2の酸化還元反応に着目し、電気化学透析法による省エネ型CO2回収を行った。その分離実証を行うため、３Dプリンターを使って固体高分子形燃料セルを改良し、電解電流とCO2発生量との関係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 |
本研究の学術的意義は、電気透析法を通じた複雑な電極界面設計や触媒開発である。得られた成果は、水素ガスの有効活用に利用できる。製鉄所から排出される不純物ガスが混入した水素混合ガスを使用すると、白金触媒上で最も過電圧が低い水素ガスの酸化反応が陽極で優先的に反応・分離することで、高純度な水素ガス精製へと展開できる。また燃料電池電極構造を活用した水素酸化還元法を適用することで、高圧水素ガスの精製も可能である。
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