| 研究課題/領域番号 |
21360366
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
有山 達郎 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (10436165)
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| 研究分担者 |
井上 亮 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (70111309)
植田 滋 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (80359497)
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| キーワード | 地球温暖化 / 二酸化炭素削減 / 二酸化炭素隔離 / 固体化学吸収 / アルカリ化合物 |
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| 研究概要 |
鉄鋼プロセスからのCO2排出量は我が国全体の14%に達するために、その大幅削減は緊急的課題である。また、その排出源は高炉のみならずコークス炉、焼結機、発電所、圧延工程などに広く分散し、濃度、量が異なるため多角的な対応が必要である。本研究はアルカリ系化合物をベースにした新しい固体化学吸収法を提案するもので、平成22年度は平成21年度のCaO、KOH、K2CO3などの基本物質の評価に基づき、BaO-TiO2、Li2O-TiO2などの複合系化合物について熱力学的な検討、及びTG-DTAによってCO2の分離、脱離実験、第一原理計算による吸収機構のシミュレーションを行った。複合系化合物の場合、強塩基性酸化物をTiO2、ZrO2等との化合物にすることが有効であることを多数の系で確認した。また、試料粒径、CO2分圧の影響など、工業的に展開するに重要な影響因子を明確にできた。さらに、これらの化合物生成に関する熱力学データが少ないため、状態図的な詳細な検討を行い、熱力学的なデータを整備した。この研究成果を、日本鉄鋼協会の学術雑誌ISIJ Int.に投稿し、昨年度の澤村論文賞を受賞するなど、学協会でも高い評価を受けた。充填層実験に拡張するために試料の調整方法を探索し、平成23年度に向けたマクロ的な実験の目処が得られた。
上記の実験と並行して、第一原理電子状態計算プログラムであるVASPを用い、吸収体への吸着シミュレーション計算を実施した。特に、CaO、BaOなどのモデル物質を対象にCO2の吸着サイトの比較、生成熱の理論的算出を行い、第3物質添加の効果を模擬する計算を行った。この結果は実験結果とも符合し、本手法は今後の研究に非常に有効であることを確認した。
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