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二酸化炭素を鉄などの金属と水と反応させ、二酸化炭素を水に不溶の金属炭酸塩として吸収・固定化し、同時に水分解により水素ガスを発生させるプロセス(Fe+H20+CO2→FeCO3+H2↑)について検討した。低コスト・低エネルギー消費で高い反応効率を実現するため、反応速度の温度依存性を調べた。温度が高くなれば二酸化炭素の水への溶解度は減少するが、それにも関わらず反応速度は上昇し、固相である鉄の酸化、水素生成過程が全反応における律速段階であることがわかった。また、鉄の物理的および化学的条件・状態によって反応速度が大きく左右されることが確認された。鉄の形状によって反応速度は異なり、予想どおり粒径が小さいほうが反応速度は大きくなったが、比表面積に対する単純な比例関係にないことがわかり、鉄の結晶性(歪み、構造欠陥など)によって左右されることが示唆された。また鉄鋼の組成によっても反応速度は大きく異なった。メーカーより供与されたくず鉄を用いた実験においても、十分に高い二酸化炭素固定と水素生成活性が確認され、くず鉄の活用が可能であることが確認された。二酸化炭素固定後の生成物について電子顕微鏡で観察すると、サブ〜数ミクロン径の立方体状で稜のはっきり出た炭酸鉄結晶粒の集合体が観察された。これが鉄表面を覆うことによって反応速度が低下すると考えられたため、反応系内にアルミナ粉末を添加して反応させたところ、反応速度の向上が確かめられた。また、炭酸鉄の活用法検討のため、熱分解過程を熱分析によって観察し、400〜500℃付近で分解して酸化鉄が生成することが確認された。
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