| 研究課題/領域番号 |
20K12239
|
|---|
| 研究機関 | 山口大学 |
|---|
研究代表者 |
遠藤 宣隆 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (40314819)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | 海水電解 / 水素製造 / 選択性制御 / 天然水利用 |
|---|
| 研究実績の概要 |
薄板状の流路を持つ流通型電解槽を製作した。その構造は白金板電極を両端（器壁面）に配置し、両極室を市販の陽イオン交換膜（アストム社製、NeoseptaCMX）により隔て、流路にはチューブポンプにより溶液を流通できる形とした。この電解セルに模擬海水（3.5wt% NaCl水溶液）を流通し、両極の電気化学特性を電流－電位曲線(I-V曲線)により評価したところ、水素・酸素・塩素の生成する電位はそれぞれ-1.0V、+1.3V、+1.1Vの近傍であると観察された。この結果より、本セルの電解電圧は約2.2Vと抵抗過電圧を加えたものとなること、塩素と酸素の生成が電気的には競合しており、近い電位で生じていることが確認された。
そこで本セルに模擬海水を流通し、種々の流量・電流密度で電解を行い、条件の違いによる塩素/酸素の選択性を測定した。塩素は吸光光度法により測定し、酸素は酸素生成によるOH-消費をpHにより間接的に測定した。その結果、総液流量50ml/min、負荷電流0.5Aにおいて、酸素極側溶液のpHは2.8、塩素濃度は80mg/Lであった。前述の結果に基づき、酸素/塩素生成が同電位で競合して生じると仮定し、水酸化物イオンと塩化物イオン濃度の比を酸素/塩素生成の選択性として溶液流量および電流値より算出した場合、pHは6.1、塩素濃度は230mg/Lと求められた。これは溶液中では塩化物イオン濃度が水酸化物イオン濃度より高く、塩素生成が支配的となることを示す。実際にはこれに反し、酸素の選択性が高く、塩素生成量は算出値の35%となった。これは塩化物イオンの移動度が低いため、電極近傍で消費された量を供給できず、定常状態における電極近傍の塩化物イオン濃度が供給溶液の濃度より低いため、酸素選択性が向上したと考えられる。この傾向は低流量、高電流において顕著であり、この考えと合致する。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の予定に沿って進めており、順調に推移している。電解セルの取り扱いについては、漏れなどのトラブルがやや生じているが、遅れるほどの遅延とはなっていない。
|
| 今後の研究の推進方策 |
実験担当者の入れ替わりがあったため、交代によるデータへの影響を再現性試験をかねて確認した後、運転条件における影響評価を継続して行う。その後に、当初の予定したセル構造の変化による影響評価を、これに引き続いて行う予定である。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの感染防止対策の影響により、学会などがオンライン開催等で行われており、出張旅費を計上していないため。および学生も登校が制限されており、実験頻度が低下し、既存の装置数で実施可能であったことから、装置購入を延期したため。装置の利用状況により、電気化学測定装置に代えて、イオン分析用の装置の購入を検討する。
|
