| 研究課題/領域番号 |
61850147
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| 研究種目 |
試験研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
工業物理化学・複合材料
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
竹原 善一郎 京都大学, 工学部, 教授 (00025892)
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| 研究分担者 |
金村 聖志 京都大学, 工学部, 助手 (30169552)
小久見 善八 京都大学, 工学部, 助教授 (60110764)
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| 研究期間 (年度) |
1986 – 1988
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| 研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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| 配分額 *注記 |
10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
1988年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
1987年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1986年度: 7,200千円 (直接経費: 7,200千円)
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| キーワード | SPE / SPE電極 / 有機電解 / イオン交換膜 / 液流通型電解槽 / プラズマ / 化学めっき |
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| 研究概要 |
ナフィオンは熱的・科学的に安定でSPE材料として優れている。Cu、Pt-Nafionを用いるとニトロベンゼンは95%以上の電流効率でアニリンに還元された。しかし、回分式電解槽で反応率を60%にまで上げると電流効率は60%に低下した。その原因であるSPE電極るアニリン透過性を詳細に調べた結果、透過量は電流密度に依存することがわかった。ナフィオンは疎水性が強くて有機物となじみ易い。また、その構造上有機物を透過させ易く、また高価である。そこで通常の炭化水素系のカチオン交換膜を使用する可能性を検討した。スチレンジビニルベンゼン系の膜がメタノールを溶媒としてニトロベンゼン50%程度の濃度まで使用できることがわかった。この炭化水素系のカチオン交換膜ではナフィオンの場合よりも有機物の透過が約1/3にまで減少する。カーボンクロスを集電体にし、構成材料にプラスチックを用いて回分式電解槽を作製した。これを用いてニトロベンゼンの還元を行なったところ反応率が低い間は比較的高い効率でアニリンが得られたが、反応率が40%を越すと効率の低下が著しくなった。理論電気量の通電では約60%の効率となった。また副生成物として二量体が生成した。これは、炭化水素系の膜の酸性が低いために副反応が進行しことによる。このSPE電極の表面をNafion溶液で被覆するとアニリンが選択性よく生成した。
有機物のナフィオン中の透過を抑え、また、ナフィオンの表面を改質するためにプラズマ処理をした。酸素スパッターによって表面の架橋が起こる。しかし、この処理によってイオン伝導性が低下する。
Cu、Pt-Nafionを用いて液流通式電解槽を用いてニトロベンゼンの還元を行いアニリンの電流効率を調べた。1スタックの電解槽では電流効率75〜80%でアニリンが生成した。一方、2スタックにすると電流効率は約5%低下した。電解電圧は約8Vであった。
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