2021 年度研究成果報告書

水素吸蔵合金を用いた低温下メタン合成の検証

研究課題

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研究課題/領域番号	19K15683
研究種目	若手研究
配分区分	基金
審査区分	小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関	東海大学
研究代表者	源馬龍太東海大学, 工学部, 講師 (10803546)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	CO2メタン化 / ボールミリング / メカノケミカル反応
研究成果の概要	水素＋二酸化炭素混合雰囲気下における、水素吸蔵合金粉末のボールミリングによる低温化でのメタン生成挙動について調査を行った。その結果、二酸化炭素が消費されるよりも早く水素量が減少する挙動がメタン生成に先立つことが明らかとなった。すなわち、合金表面での触媒反応によりメタンが生成するよりも先に、水素の一部が合金内部に吸収されることがわかった。この挙動は、水素固溶量の多い合金を用いた場合の方が速やかであった。すなわち、一度固溶した原子状水素が気相/固相界面の反応場へ供給されることによりメタン生成の開始が促進されていることが示唆された。
自由記述の分野	水素貯蔵、薄膜工学、材料工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	水素吸蔵合金であるLa-Ni系合金粉末を用いてH2+CO2雰囲気にてボールミリングを行うことにより、メタン生成が可能であることが示された。合金粉末は相分離を生じるが、これに伴い合金中に吸蔵された水素が放出され、この水素の放出とメタン生成の開始に相関があることが示唆された。相分離によりLa酸化物等にNiが担持されたナノ構造をとるが、このままボールミリングを継続した場合でもメタン生成が継続することから、合金粉末は触媒前駆体と見なされることが明らかとなった。また、炭酸化物中の炭素がメタンの原料となりうることが示されたことから、関連する研究を展開する上で、示唆に富む成果が得られたものと考えられる。