| 研究課題/領域番号 |
20H00282
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
梅田 実 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20323066)
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| 研究分担者 |
曽根 理嗣 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (70373438)
白仁田 沙代子 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (90580994)
松田 翔風 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (90800649)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | メタン生成 / 二酸化炭素還元 / 白金担持カーボン / 固体高分子形セル / 低過電圧 |
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| 研究実績の概要 |
我々はこれまで固体高分子形燃料電池を用いてCO2をCH4に還元する研究を行い，高選択的かつ低消費エネルギーで反応させる新技術を開発してきた。また，このCO2還元をH2酸化と組み合わせることで燃料電池が発電することを報告している。当初の電流効率が約2%であることを踏まえ本研究では，電流効率50%を実現する電極系の開発ならびに燃料電池発電とCH4生成（O原子２個回収）が一致しかつ連続作動可能な方法の開発を目的とし研究を遂行している。本年度の主要な研究成果は，次の通りである。まず，電流効率を低くする要因の1つにPt電極触媒に担持している炭素の影響を考え，炭素非担持のPt black電極触媒を用いてCO2還元特性を調査した。その結果，CO2還元によるCH4生成の電流効率は炭素担持を無くすことで向上することがわかり，その値は23.2%にまで達した。次に，Pt/C電極触媒を組み込んだセルを用いたCO2還元において，多段階電位ステップ法（CH4生成量を増やしつつ電荷回収を行うセル運転方式）を提案することで，見かけの電流効率が60.5%となり，大幅な電流効率向上を達成した。このように，電極触媒ならびにセル運転方式を戦略的に研究していくことで電流効率が向上することが見出されてきている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
理由：当初は約2%であったメタン生成の電流効率が現状ではみかけの効率が60.5%と30倍以上向上している。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の予定どおり，電解質膜・電極界面でPt電極およびPt基電極がCO2還元に示す特異性の研究，CO2電解還元セル運転方式の研究，電解質膜・電極界面（三相界面）の研究開発を中心に推進し，電流効率の更なる向上を目指す。
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