ナノチューブ電極を用いるCO2還元/H2生成セルの高度化

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K11709
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 金子 聡 三重大学, 工学研究科, 教授 (70281079)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 炭酸ガス / 水素 / 電気化学的還元 / 地球温暖化 / 燃料電池 / ナノチューブ / 半導体光触媒 / メタノール

研究実績の概要

燃料電池技術の急速な発展に伴い、超長期的には水素をエネルギー源とした水素社会が構築されると考えられている。水素ガスの供給源として、最終的には水から水素を取り出すことが想定されている。しかしながら、水から水素を取り出す技術の確立には、まだかなりの時間を要することが予想され、中長期的には化石燃料などから、水素を生成することになると思われる。しかし、副生成物としてCO2やCOが発生するため、その処理技術の確立のためにも、CO2の変換・除去技術の開発は、大変重要な意味を持ってきている。このような状況の中で、ナノ制御半導体電極を利用した電気化学的還元セルを作製し、CO2の新規還元反応セル、又はH2の光触媒的生成セルを構築することは、極めて重要な技術開発の一つになる。メタノール溶媒にCO2を吸収させ、銅電極を用いて高い電流効率でメタンやエチレンを生成させることが可能となりつつあるため、将来実用化できる可能性が大きいが、システムの実用化を鑑みると、エチレンやエタンなどの高次な炭化水素類をより高効率で得ることが必要である。
これまでのシステムでは金属電極を用いて還元を行ってきたため、今後はCO2還元やH2生成のための電極設計及び電極開発が、国内外のプラントメーカー・電力会社から求められてきている。
したがって、CO2還元のための実用的な電気化学的還元セルの開発が必要である。光電気化学的還元セルの基礎的なデータを取得した。続いて、電極活性や電流効率に関するデータを得た後、スケールアップを念頭に置いて、開発したセルのCO2の光電気化学的還元とH2の光電気化学的生成に対して、還元セルシステムの最適化を図った。

研究成果

• [雑誌論文] Photocatalytic Degradation of a Systemic Herbicide: Picloram from Aqueous Solution Using Titanium Oxide (TiO2) under Sunlight (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam Md. Rakibul、Islam Jahida Binte、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: ChemEngineering 巻: 4 ページ: 58～58
  • DOI: 10.3390/chemengineering4040058
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Performance of EDTA modified magnetic ZnFe2O4 during photocatalytic reduction of Cr(VI) in aqueous solution under UV irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam Jahida Binte、Islam Md. Rakibul、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Environmental Science and Health, Part A 巻: 56 ページ: 44～51
  • DOI: 10.1080/10934529.2020.1835389
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient photocatalytic hydrogen production by Zn(1?2x)CuxIn2S(4?1.5x) co-doped with Cu and excess in under visible light irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: SN Applied Sciences 巻: 2 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1007/s42452-020-03450-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structurally modified graphitic carbon nitride with highly photocatalytic activity in the presence of visible light (2020)
  • 著者名/発表者名: Katsumata Hideyuki、Sakakibara Koya、Tateishi Ikki、Furukawa Mai、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 352 ページ: 47～53
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2019.12.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photocatalytic degradation of a typical neonicotinoid insecticide: nitenpyrum by ZnO nanoparticles under solar irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam Jahida Binte、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: Environmental Science and Pollution Research 巻: 27 ページ: 20446～20456
  • DOI: 10.1007/s11356-020-08424-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Photocatalytic degradation of a typical agricultural chemical: metalaxyl in water using TiO2 under solar irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam Jahida Binte、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: SN Applied Sciences 巻: 2 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1007/s42452-020-2722-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Formic acid motivated photocatalytic reduction of Cr(VI) to Cr(III) with ZnFe2O4 nanoparticles under UV irradiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Islam Jahida Binte、Furukawa Mai、Tateishi Ikki、Katsumata Hideyuki、Kaneco Satoshi
  • 雑誌名: Environmental Technology 巻: 1 ページ: 1～9
  • DOI: 10.1080/09593330.2020.1713902
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production with Treated Cus/Znos from S2-/so3 2-Solution (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryoya Hayashi, Mai Furukawa, Ikki Tateishi, Hideyuki Katsumata, Satoshi Kaneco
  • 学会等名: ECS Meeting Abstracts
  • 国際学会