| 研究課題/領域番号 |
17K07029
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
遠藤 宣隆 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40314819)
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| 研究分担者 |
比嘉 充 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (30241251)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 電解合成 / アンモニア / 常温電解 / ガス拡散電極 |
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| 研究実績の概要 |
アンモニア合成の報告例があり、燃料電池研究で十分に使用実績のあるNafionを電解質膜および接着剤（イオノマー・バインダー）として燃料電池と同様の膜電極接合体（MEA）を作成し、水素または水から生成した水素イオン（液相）と窒素（気相）からアンモニアの合成を検討した。
Nafion膜と市販の燃料電池用電極シートを用いてMEAを作成し、硝酸イオンを含む溶液と水素ガスを装置内の各電極部に供給して電解実験を行った。電解実験におけるセル内部の条件を想定したサイクリックボルタモグラム測定より、条件にもよるが-0.4V～-1.0V vs.RHEの電位において、水素生成が主反応とならない還元反応が生じているという結果が得られた。これは実際の反応において印加電圧0.8Vにおいて最も硝酸イオンの減少が顕著であった点に符合するため、観察された還元電流が硝酸の反応に用いられたと考えられる。
硝酸電解の条件を種々変化させて実施したところ、硝酸還元の電解効率は84％まで向上したが、アンモニアの生成効率は最大で3％と低く、生成したアンモニアが窒素または硝酸イオンに酸化されている可能性を示唆している。
窒素・水素ガスを供給した反応系はアンモニア生成が確認されているため、窒素－水素ガスを用いた反応系を用いて、同様のMEAによる電解反応を検討する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
窒素－水素ガスを供給した系を実施するための装置に問題があり、サブプランであった電解液－ガス供給系における実験を先行して実施した。どちらも電極部分の構造はほとんど同じであり、研究の進捗自体に問題はないが、装置の修理対応が遅れており、本来の目的であるガス系における実験が遅れている。装置が本来の目的（燃料電池評価装置）として動作することは確認済であり、速やかに目的の系に移行することで当初の目的は達成可能と考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
膜電極接合体(MEA)による電解実験には問題はないため、市販電極に変わる触媒金属担持電極の作成と、水素および窒素ガスを供給するガス供給系における実験を進める。また、研究報告のあるイオン液体やチタン系触媒に関する調査を進め、本系への適用を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
実験に使用する装置が正常に動作せず、その対応に時間を要した。そのため、実験が遅延したことにより消耗品等の購入量が少なくなり、次年度使用額が生じた。生じた次年度使用額は実施予定だった実験に使用する。
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