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2004 年度 実績報告書

水素・酸素からの隔膜反応法による高濃度過酸化水素の直接合成

研究課題

研究課題/領域番号 16360400
研究種目

基盤研究(B)

研究機関東京工業大学

研究代表者

山中 一郎  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (90240051)

キーワード過酸化水素 / 燃料電池 / 電極触媒 / ガス拡散電極 / カーボン電極 / 三相界面 / 水素 / 酸素
研究概要

水素/酸素燃料電池反応を利用した隔膜反応法による過酸化水素の一段合成法を開発するために,本反応法を支配する様々な因子を解明し,理論立て,最終的に高活性化することを目標している。本反応法はカソード,アノード,2枚のガス拡散電極を隔膜としても機能させ,この電極間に電解質溶液を満たす特異的な構造を有している。電解質液側と反対の電極面は,酸素ガス(カソード),水素ガス(アノード)に露出しており,高分圧の酸素ガス,水素ガスが高濃度のまま直接反応サイトに供給できることが特徴である。
電解質に1-2規定の水酸化ナトリウム水溶液,[VGCF(気相成長カーボンファイバー)+XC-72(バルカンカーボンブラック)]ガス拡散電極(カソード),白金/炭素ガス拡散電極(アノード)を用い,それぞれ1気圧の酸素,水素ガスを導入することにより,電極間を短絡するだけで電流効率95%(水素基準選択率)で選択的かつ連続的に7重量%の過酸化水素水溶液を合成出来る。この反応系について,全反応を律している要因を明らかにするために,インピーダンスアナライザーを用いて反応周波数の解析を行った。解析の結果,過酸化水素生成反応はカソード反応により律せられ,酸素ガスの供給速度で過酸化水素生成速度が決定されていることが明らかとなった。また,燃料電池反応モードから電圧を印加し,過酸化水素生成速度を加速するような反応条件モードでは,電解質のイオン伝導が律速段階になっていることが明らかとなった。これらの結果より,両電極間を狭め電解質液の電気抵抗を十分に低下させ,カソードの三相界面の実行面積を増加させることにより酸素の供給を速やかに加速すれば,酸素の還元速度が増加し,過酸化水素生成速度が向上するものと考えられ,この作業仮説に従って次年度の研究を推進する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (4件)

  • [雑誌論文] Active Control of Methanol Carbonylation Selectivity over Au/Carbon Anode by Electrochemical Potential2005

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Yamanaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry B (印刷中)

  • [雑誌論文] Electro-catalysis of Cu/carbon cathode for the reduction of O_2 during fuel-cell reactions2005

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Yamanaka
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A : General 280

      ページ: 149-155

  • [雑誌論文] 新電極触媒作用を利用したグリーン・ケミストリー2004

    • 著者名/発表者名
      山中一郎
    • 雑誌名

      表面 42(7)

      ページ: 197-250

  • [雑誌論文] 三相界面電解法による電極触媒反応-CyO, DMC, H_2O_2直接合成-2004

    • 著者名/発表者名
      山中一郎
    • 雑誌名

      触媒 46(4)

      ページ: 313-139

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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