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2020 年度 実績報告書

CO2の削減と高付加価値化を目的とした超臨界CO2電解還元リアクターの開発

研究課題

研究課題/領域番号 18H01761
研究機関秋田大学

研究代表者

田口 正美  秋田大学, 名誉教授, 名誉教授 (90143073)

研究分担者 加藤 純雄  秋田大学, 理工学研究科, 教授 (50233797)
高橋 弘樹  秋田大学, 理工学研究科, 講師 (60632809)
仁野 章弘  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80451649)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード二酸化炭素 / 地球温暖化 / 電解還元 / リアクター / 付加価値化
研究実績の概要

本研究では,火力発電所や製錬所等の大規模CO2発生源に併設し,回収CO2をその場でCOに変換する「超臨界CO2電解還元リアクター」を開発することを目的とする.すなわち,酸素イオン導電体を固体電解質に用いたリアクターを製造し,直流電力を印加することによってその場で電気化学的にCOに還元する.本研究では,酸素イオン導電体として円板型YSZを使用した反応システムを製造し,CO2電解還元の電流効率に及ぼす反応温度ならびに電極材料(アノード,電解質およびカソード)の影響を明確にした.アノードにはLa0.8Sr0.2MnO3を採用し,還元反応特性を左右するカソードにはNi-YSZ,Co-YSZ,Fe-YSZおよびPtを使用して,CO2電解還元試験を実施した.その結果,CO生成の電流効率は800~1000℃では90%以上となり得るが,700℃以下で大きく低下した.そして,その原因としてブードワール反応:2CO→C+CO2が進行したと解釈できた.また,新たなカソード材料としてNi-マイエナイトC12A7カソードによるCO2電解還元試験を行った.Ni-C12A7が従来型サーメットカソードに比較してCO2分解の活性化エネルギーを大幅に低減でき,かつ700℃でも90%以上の電流効率を示した.さらに,Niを用いず,種々のペロブスカイト酸化物のCO2電解還元カソードへの適用を試みた.その結果,La0.8Sr0.2MnO3が比較的良好な電流効率を示すことが分かった.以上の研究成果ならびに関連研究の知見に関しては,繰り越した2021年度も含めて,雑誌論文出版6件,学会発表45件を行った.

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (51件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Synthesis and Mechanical Properties of Silicon Nitride-Tungsten Carbide Composite Ceramics2022

    • 著者名/発表者名
      NINO Akihiro、SEKINE Takashi、SUGIYAMA Shigeaki
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy

      巻: 69 ページ: 78~86

    • DOI

      10.2497/jjspm.69.78

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of H2O on Cu incorporation and deposition behaviors in hydroxyapatite by heat treatment2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Sumio、Kagawa Sota、Saito Kanji、Ogasawara Masataka
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 163 ページ: 110547~110547

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2021.110547

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ni-Doped Protonated Layered Titanate/TiO2 Composite with Efficient Photocatalytic Activity for NOx decomposition Reactions2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Kanji、Orikasa Shota、Asakura Yusuke、Ide Yusuke、Sugahara Yoshiyuki、Ogasawara Masataka、Yin Shu、Kato Sumio
    • 雑誌名

      International Journal of Photoenergy

      巻: 2021 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1155/2021/8847956

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen Evolution Overpotential of Pb-based Insoluble Anode Containing Ru Oxide Powders Prepared by Liquid-phase Reaction and Heating2020

    • 著者名/発表者名
      TAKAHASHI Hiroki、OZAWA Yuuji、OHKUBO Keisuke、TAGUCHI Masami、SUZUKI Kazunari
    • 雑誌名

      International Journal of the Society of Materials Engineering for Resources

      巻: 24 ページ: 6~12

    • DOI

      10.5188/ijsmer.24.6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] In-situ Analysis of CO2 Electroreduction on Pt and Pt Oxide Cathodes2020

    • 著者名/発表者名
      OHKUBO Keisuke、TAKAHASHI Hiroki、WATTERS E. P. J.、TAGUCHI Masami
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 88 ページ: 210~217

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.19-00066

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and Mechanical Properties of AlN-WC Ceramics2020

    • 著者名/発表者名
      SEKINE Takashi、NINO Akihiro、SUGAWARA Yasushi、SUGIYAMA Shigeaki、OHGUCHI Ken-ichi、TAIMATSU Hitoshi
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy

      巻: 67 ページ: 581~587

    • DOI

      10.2497/jjspm.67.581

    • 査読あり
  • [学会発表] Pt-Mo薄膜のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化活性2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 佐々木一心, 高橋弘樹
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第56回研究技術発表会
  • [学会発表] PtカソードのCO2電解還元反応におけるO2の影響2022

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 河内洋祐
    • 学会等名
      秋田化学技術協会第56回研究技術発表会
  • [学会発表] セルロース分散水からの光触媒的水素生成に層状固体酸の添加が及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      齊藤寛治,帷子優璃, パッタナスパワーニットピーラスップ, 小笠原正剛, 加藤純雄
    • 学会等名
      2021年度 第8回ZAIKEN Festa
  • [学会発表] ハイドロキシアパタイトチャネル内へのCuおよびMnイオンの導入および析出挙動2022

    • 著者名/発表者名
      加藤純雄・宇佐見優真・齊藤寛治・小笠原正剛
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2022年年会
  • [学会発表] Preparation of Molybdenum Nitride and its Oxygen Reduction Activity2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahashi, Daiki Watanabe, and Masami Taguchi
    • 学会等名
      ICMR 2021 AKITA
    • 国際学会
  • [学会発表] Ammonia Oxidation Activity in Alkaline Solution of Pt Alloy Thin Film Electrodes2021

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Sato, Yuya Naito, and Hiroki Takahashi
    • 学会等名
      ICMR 2021 AKITA
    • 国際学会
  • [学会発表] 水溶液系電解プロセッシングに用いる電極材料の探索と活性発現メカニズムの調査2021

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹
    • 学会等名
      秋田県高エネルギー加速器技術研究会 令和3年度第2回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Ammonia Oxidation Activity of Pt-based Anode Catalyst in Alkaline Media2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      令和3年度 化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Pb-base Anode Containing Complex Oxide for Oxygen Evolution Reaction in Zn electrowinning2021

    • 著者名/発表者名
      細島洋喜, 中田泰斗, 山口大樹, 田口正美, 高橋弘樹
    • 学会等名
      令和3年度 化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Pt系二元合金薄膜のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化活性2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本金属学会2021年秋期(第169回)講演大会
  • [学会発表] Pt M (M=Al, Cu, Ni)電極のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化活性2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和3年度(第31回)年会
  • [学会発表] Co系層状酸化物含有Pbアノードの酸素発生過電圧の評価2021

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 中田泰斗, 山口大樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和3年度(第31回)年会
  • [学会発表] 耐熱性ゼオライトを有する新規HCトラップ触媒の開発2021

    • 著者名/発表者名
      後藤秀和,諏訪麻祐子,大橋竜太郎,永尾有希,遠藤慶徳,若林誉,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      第127回触媒討論会
  • [学会発表] チャネル内に Cu, Fe イオンを含むアパタイト型リン酸塩の合成2021

    • 著者名/発表者名
      加藤純雄,鹿川聡太,齊藤寛治,小笠原正剛
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
  • [学会発表] Enhanced photocatalytic hydrogen production from aqueous Pt-loaded TiO2/cellulose suspension using layered solid acids as an excellent additive2021

    • 著者名/発表者名
      K. Saito, Y. Katabira, M. Ogasawara, S. Kato
    • 学会等名
      Pacifichem2021
    • 国際学会
  • [学会発表] HCa2Nb3O10層間架橋体を無機種とした有機無機複合体の調製2021

    • 著者名/発表者名
      小笠原正剛,清水芽依,齋藤あすか,赤沼玲奈,齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      日本素材物性学会令和3年度年会
  • [学会発表] 半導体光触媒によるセルロース分散水からの水素生成反応に層状固体酸の添加が及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      齊藤寛治,帷子優璃,パッタナスパワーニットピーラスップ,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      日本粘土学会第64回粘土科学討論会
  • [学会発表] 静電的相互作用によるTiO2/ハイドロキシアパタイト凝集体の形成”,齊藤寛治,鎌田真実,梁瀬光妙2021

    • 著者名/発表者名
      小野寺正宗, 小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      第128回触媒科学討論会
  • [学会発表] Synthesis of apatite-type phosphates containing copper and fluoride ions in the channel2021

    • 著者名/発表者名
      下田陽南,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Preparation of inorganic-organic composites as base catalysts using silica pillared-niobates and quaternary onium salts2021

    • 著者名/発表者名
      赤沼玲奈,清水芽依, 小笠原正剛, 齊藤寛治, 加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] HCa2-xLaxNb3-xTixO10から得られる有機無機複合体の塩基触媒活性2021

    • 著者名/発表者名
      小林航大,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] ローシリカベータ型ゼオライトの熱安定性2021

    • 著者名/発表者名
      三浦康太,小笠原正剛,後藤秀和, 齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] Study on thermal stability of phosphorus-modified beta zeolite (Si/Al = 5)2021

    • 著者名/発表者名
      三浦康太, 小笠原正剛, 後藤秀和, 齊藤寛治, 加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] チャネル内にCuおよびMnイオンを含むハイドロキシアパタイトの合成2021

    • 著者名/発表者名
      宇佐見優真,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] 層状ペロブスカイト型化合物K2NbO3Fを用いたメソ構造体のKnoevenagel反応による塩基触媒活性評価2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木涼介,小笠原正剛,齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] アパタイト型リン酸塩のチャネル内へのZnの導入および析出挙動の検討2021

    • 著者名/発表者名
      陳暁,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] チャネル内に銅イオンおよびフッ化物イオンを含むアパタイト型リン酸塩の合成2021

    • 著者名/発表者名
      下田陽南,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和3年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] リン修飾ベータ型ゼオライトの熱安定性とトルエン吸着特性2021

    • 著者名/発表者名
      小笠原正剛,三浦康太,後藤秀和, 齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      第37回ゼオライト研究発表会
  • [学会発表] CO2 Electroreduction Reaction on Pt-Cu Catalyst and its In-situ Analysis by Infrared Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Takahashi, Keisuke Ohkubo, and Masami Taguchi
    • 学会等名
      PRiME 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Pt系薄膜電極のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化活性2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      電気化学会東北支部第33 回東北若手の会
  • [学会発表] 反応性スパッタによるRu系化合物の作製と酸素発生反応の調査2020

    • 著者名/発表者名
      藤坂飛翔, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      電気化学会東北支部第33 回東北若手の会
  • [学会発表] Pt系合金薄膜電極のアルカリ溶液中におけるアンモニア酸化活性2020

    • 著者名/発表者名
      佐藤ひかる, 内藤友哉, 高橋弘樹
    • 学会等名
      第19回 日本金属学会東北支部研究発表大会
  • [学会発表] 反応性スパッタによるRu系薄膜の作製と酸素発生反応の調査2020

    • 著者名/発表者名
      藤坂飛翔, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      第19回 日本金属学会東北支部研究発表大会
  • [学会発表] Electrolysis of CO2 in Solid Oxide Electrolyzer with various complex oxide cathodes2020

    • 著者名/発表者名
      今井拓海, 菊池時矢, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      2020年度化学系学協会東北大会
  • [学会発表] Zn電解採取用Pb基不溶性アノードの酸素発生過電圧に及ぼす複合酸化物の効果2020

    • 著者名/発表者名
      高橋弘樹, 山口大輝, 田口正美
    • 学会等名
      資源・素材2020(仙台)
  • [学会発表] Pt-CeO2電極触媒のCO2電解還元活性2020

    • 著者名/発表者名
      沼澤時生, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会
  • [学会発表] Mo窒化物の調製と酸性溶液中における酸素還元特性の評価2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺大樹, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会
  • [学会発表] 反応性スパッタによるRu-N薄膜の作製と酸素発生反応の調査2020

    • 著者名/発表者名
      藤坂飛翔, 高橋弘樹, 田口正美
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期(第167回)講演大会
  • [学会発表] AlN およびSi3N4 セラミックスの機械的性質に及ぼすWO3 の影響2020

    • 著者名/発表者名
      仁野章弘,濱田遼平,関根崇,杉山重彰
    • 学会等名
      第19 回 日本金属学会東北支部研究発表大会
  • [学会発表] AlN-WC複合セラミックスの微細組織と機械的性質2020

    • 著者名/発表者名
      関根崇,仁野章弘,菅原靖,杉山重彰,大口健一,泰松斉
    • 学会等名
      2020年度秋季粉体粉末冶金協会
  • [学会発表] 層間架橋体を無機種とした有機無機複合体の調製と塩基触媒活性2020

    • 著者名/発表者名
      小笠原正剛,清水芽依,齋藤あすか,齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      第36回ゼオライト研究発表会
  • [学会発表] チャネル内にMnを含むハイドロキシアパタイトの合成2020

    • 著者名/発表者名
      宇佐見優真,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和2年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] Ag-Mn系デラフォサイト型固溶体の合成および熱的特性2020

    • 著者名/発表者名
      森田史斗,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和2年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] チャネル内にCu, Ni両イオンを含むアパタイト型リン酸塩の合成と析出挙動の検討2020

    • 著者名/発表者名
      鹿川聡太,齊藤寛治,小笠原正剛,加藤純雄
    • 学会等名
      令和2年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] 層間にジアルキルジメチルアンモニウムを含む有機無機複合体の酸塩基特性2020

    • 著者名/発表者名
      赤沼玲奈,伴拓人,小笠原正剛,齊藤寛治,加藤純雄
    • 学会等名
      第50回石油・石油化学討論会

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公開日: 2022-12-28  

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