異なる波長の光を反応と物質移動促進に利用した光触媒反応器による二酸化炭素の燃料化

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K06970
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 西村 顕 三重大学, 工学研究科, 准教授 (60345999)
• 研究協力者: Hu Eric
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 光触媒 / 二酸化炭素還元 / 還元剤 / 可視光応答化

研究成果の概要

近年，地球温暖化や化石燃料枯渇といった問題が深刻化している．本研究ではこの2つの課題解決のための一提案として，光触媒（TiO2）を用いてCO2の燃料種（CO，CH4）への改質を行った．TiO2のCO2改質性能は低く，実用化にはさらなる性能向上が必要であるため，本研究では，「TiO2光触媒は紫外光にのみ応答し，可視光以上の長さの波長の光には応答しない」，「CO2改質反応の燃料生成プロセスである還元反応の際に必要とされるH+の供給剤の最適化が性能向上に必要」ということに着目した．以上の2点の研究課題を解決することでCO2改質性能向上条件を決定することを本研究の目的として，取り組んだ．

自由記述の分野

エネルギー工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

既往研究は生成燃料濃度が0.001～0.1vol%程度と低く、その原因として照射光エネルギーの低利用率や物質移動を考慮した反応器設計が不十分であることが挙げられる。それに対し本研究では、①広範な波長光に応答する光触媒を開発し、②反応に利用できない赤外光を駆動源として活用する撹拌器で物質移動促進させて、③H2やNH3がH2Oと共存する系でこれらをH+ソースとして同時利用して、CO2改質・燃料生成促進を図っており、このような取り組みは国内外で例を見ない。したがって本研究で得られる成果は従来の光触媒研究と一線を画し、学術的貢献度が高い。