| 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) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (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 | 二酸化炭素回収 / 電気透析 / 水素ポンプ / 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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| 研究実績の概要 |
鉄鋼業界での2050年二酸化炭素排出ゼロに向け、その回収技術や水素製鉄法が不可欠であり、効率的な回収法や水素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水素の酸化還元反応による電気化学水素ポンプに着目し、電気化学透析法による省エネ型二酸化担当回収を目的として、その基本原理を調査している。また、本研究では二酸化炭素回収だけでなく、本来のる電気化学水素ポンプの応用例である水素精製機能や、燃料電池発電への可能性も視野に入れる。本年度はセル装置改造のため、電解液を流動させるセパレーターを３Dプリンターを活用して作製した。流動に支障が無いよう、直線タイプや複数の溝を構築した。流動の評価には、ポンプから排出される流量とセルから排出される流量との差から評価した。前年度に作成した触媒を使い、改良したセルを使って分極測定を行った。水素ガスを供給することで、低い電解電圧でも電流値が検出されることを確認した。その挙動では、電圧を増加させると電流値が顕著に増加し、十分に触媒が機能していることが分かった。また当初予想したように、電流値がある程度の大きさになると急激に電圧が増加し、水電解が起こった。その検証を行うため、本研究では、セルから発生するガスについて、ガス質量分析装置を用いて調査すると、酸素ガスと二酸化炭素ガスとが混在していることが分かった。またその発生量や存在比は、セルに印加する電圧によって大きく変化する結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度の予定は、作成した触媒やセル装置を使い、実際に二酸化炭素の回収であった。進捗状況は、二酸化炭素の発生を確認し、当初の計画通りである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、改良したセル装置の多機能化の調査を行う予定である。
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