電場中での触媒反応の学理解明とその応用

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22360340
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 触媒・資源化学プロセス
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 関根 泰 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20302771)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 電場触媒反応 / 水素製造

研究概要

水素社会到来が期待される中、水素製造の技術確立が望まれている。現在のところ、化石資源を還元剤とする水の分解（炭化水素の水蒸気改質）が、石油精製やアンモニア合成のための主な手法として知られている。これら炭化水素の水蒸気改質においては、高温の環境を必要とし、炭素析出などの課題があった。我々は、電場を印加した触媒反応によってPt/セリア系などの触媒を用いた場合に、わずか150度という低温でもメタンなどの水蒸気改質が炭素析出なく効率よく進行し水素が生成することを見出した。また、その際の1電子あたりの反応分子数は80を超え、触媒反応と電気化学反応の中間に位置する効率のよい反応系であることを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of small amount Fe addition on ethanol steam reforming over Co/Al2O3 catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, Y. Nakazawa, K. Oyama, T. Shimizu, S. Ogo
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 472 ページ: 113-122
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.11.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Pt addition to Ni/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst on steam reforming of toluene for hydrogen production (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, Y. Murai, T. Higo, S. Ogo, Y. Sugiura, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 471 ページ: 157-164
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.11.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature catalytic reverse water gas shift reaction assisted by an electric field (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, T. Shinagawa, Y. Nogami, R. Manabe, S. Ogo, Y. Sekine
  • 雑誌名: Catal. Today 巻: 232 ページ: 27-32
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2013.11.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非在来型触媒反応での水素製造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 雑誌名: クリーンエネルギー 巻: 41-46 ページ: 5
• [雑誌論文] In-situ IR study for elucidating reaction mechanism of toluene steam reforming over Ni/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, Y. Murai, T. Higo, S. Tochiya, T. Hashimoto, Y. Sugiura, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 466 ページ: 190-197
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.06.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and activity of Ni/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst for hydrogen production by steam reforming of toluene (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, S. Tochiya, Y. Murai, M. Imori, Y. Sugiura, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 464-465 ページ: 78-86
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.05.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidation resistance of Ni/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst for steam reforming of model aromatic hydrocarbon (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugiura, D. Mukai, Y. Murai, S. Tochiya,Y. Sekine
  • 雑誌名: Int. J. Hydrogen Energy 巻: 38 ページ: 7822-7829
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.04.095
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly and stably dispersed Pt catalysts supported over La1-xSrxAlO3-0.5x perovskite for oxidative methane activation and their structures (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, Y. Izutsu, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 458 ページ: 71-81
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.03.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of alkali metal in a highly active Pd/alkali/Fe2O3 catalyst for water gas shift reaction (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Watanabe, Y. Sakamoto, K. Yamamuro, S. Tamura, E. Kikuchi, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 457 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2013.03.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature ignition of methane partial oxidation over Ni/LaAlO3 catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, T. Eda, K. Tanaka, E. Kikuchi, Y. Sekine
  • 雑誌名: J. Jpn. Petrol. Inst 巻: 56(3) ページ: 156-164
  • DOI: 10.1627/JPI.56.156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen production by water gas shift reaction over Pd-K impregnated Co oxide catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Yamamuro, S. Tamura, R. Watanabe, Y. Sekine
  • 雑誌名: Catal. Lett. 巻: 143(4) ページ: 339-344
  • DOI: 10.1007/s10562-013-0974-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidative coupling of methane using carbon dioxide in an electric field over La-ZrO2 catalyst at low external temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, K. Tanaka, T. Yabe, E. Kikuchi, Y. Sekine
  • 雑誌名: Fuel 巻: 107 ページ: 879-881
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2013.01.058
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature hydrogen production by catalytic steam reforming of methane in an electric field (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, T. Shinagawa, M. Haraguchi, Y. Sekine
  • 雑誌名: Int. J. Hydrogen Energy 巻: 38(7) ページ: 3003-3011
  • DOI: 10.1016/j.ijhydene.2012.12.069
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of support lattice oxygen on steam reforming of toluene for hydrogen production over Ni/La0.7Sr0.3AlO3-d catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Mukai, S. Tochiya, Y. Murai, M. Imori, T. Hashimoto, Y. Sugiura, Y. Sekine
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 453 ページ: 60-70
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2012.11.040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Steam reforming of toluene over perovskite-supported Ni catalysts (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, D. Mukai, Y. Murai, S. Tochiya, Y. Izutsu, K. Sekiguchi, N. Hosomura, H. Arai, E. Kikuchi, Y. Sugiura
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 451 ページ: 160-167
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2012.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methane conversion assisted by plasma or electric field (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, T. Shinagawa, Y. Sekine
  • 雑誌名: J. Jpn. Petrol. Inst. 巻: 56(1) ページ: 11-21
  • DOI: 10.1627/JPI.56.11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature plasma-assisted gasification of carbon particle by lattice oxygen on/in oxide catalyst (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, H. Koyama, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Fuel 巻: 103 ページ: 2-6
  • DOI: 10.1016/j.fuel.2011.03.046
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非在来型触媒反応での水素製造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉浦 行寛, 大島 一真, 向井 大揮, 小 河 脩平, 関根 泰
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: 92(11) ページ: 1028-1033
  • 査読あり
• [雑誌論文] 天然ガスの輸送・転換・利用に関する国内外の状況俯瞰 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰, 大島一真, 向井大揮
  • 雑誌名: 触媒 巻: 55(3) ページ: 130-135
• [雑誌論文] 関根 泰プラズマ・電場中での触媒反応における触媒特性の交流インピーダンス測定法による評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大島一真, 田中芳貴, 品川竜也
  • 雑誌名: 静電気学会誌 巻: 37(1) ページ: 8-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic oxidative coupling of methane with a dark current in an electric field at low external temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, K. Tanaka, T. Yabe, Y. Tanaka, Y. Sekine
  • 雑誌名: Int. J. Plasma Environ. Sci. Technol 巻: 6(3) ページ: 266-271
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic oxidative coupling of methane assisted by electric power over a semiconductor catalyst (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, Y. Sekine, K. Oshima, Y. Tanaka, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 41 ページ: 351-353
  • DOI: 10.1246/cl.2012.351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxidative coupling of methane over Ba-incorporated LaInO3 perovskite catalyst (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tanaka, Y. Sekine, J. Inoue, H. Araki, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Jpn. Petrol. Inst 巻: 55(1) ページ: 71
  • DOI: 10.1627/jpi.55.71
  • 査読あり
• [雑誌論文] メタンの酸化カップリングによるエチレンの合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰, 田中啓介
  • 雑誌名: ファインケミカル 巻: 41(12) ページ: 28-33
• [雑誌論文] 特殊反応場としての放電・電場利用 による天然ガスの低温転換 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰, 田中啓介, 大島一真, 品川竜也
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: 91(9) ページ: 875-879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coke free dry reforming of model diesel fuel by pulsed spark-plasma at low temperature using exhaust gas recirculation (EGR) system (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, N. Furukawa, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Phys. D. 巻: 44 ページ: 274004
  • DOI: 10.1088/0022-3727/44/27/274004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature steam reforming of methane over metal catalyst supported on CexZr1-xO2 in an electric field (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, M. Haraguchi, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Catal. Today 巻: 171 ページ: 116-125
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2011.03.076
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気圧非平衡プラズマと触媒を用いたエネルギー転換プロセス・水素製造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 雑誌名: 化学工学 巻: 75(6) ページ: 373-375
• [雑誌論文] Effect of loading of potassium and palladium over iron-based catalyst for low temperature water gas shift reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, T. Chihara, R. Watanabe, Y. Sakamoto, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Catal. Lett. 巻: 140(3-4) ページ: 184-188
  • DOI: 10.1007/s10562-010-0444-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Promoting effect of small amount of Fe addition onto Co catalyst supported on alpha-Al2O3 for steam reforming of ethanol (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Kazama, Y. Sekine, K. Oyama, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Appl. Catal. A : Gen 巻: 383 ページ: 96-101
  • DOI: 10.1016/j.apcata.2010.05.031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low temperature hydrogen production by highly-efficient novel catalytic system assisted with electric field (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, M. Haraguchi, M. Tomioka, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. A 巻: 114(11) ページ: 3824-3833
  • DOI: 10.1021/jp906137h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pt and/or Pd supported/ incorporated catalyst on perovskite-type oxide for water gas shift reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Watanabe, Y. Sekine, H. Takamatsu, Y. Sakamoto, S. Aramaki, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Topics in Catalysis 巻: 53(7) ページ: 621-628
  • DOI: 10.1007/s11244-010-9496-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous dry reforming and desulfurization of biomethane with non-equilibrium electrical discharge at ambient temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine, J. Yamadera, M. Matsukata, E. Kikuchi
  • 雑誌名: Chem. Eng. Sci 巻: 65(1) ページ: 487-491
  • DOI: 10.1016/j.ces.2009.06.011
  • 査読あり
• [学会発表] プラズマ・電場を利用した化学反応の学理と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 日本電磁波エネ ルギー応用学会講演会
  • 発表場所: 東工大大岡山
  • 年月日: 2014-05-30
• [学会発表] プラズマ・電場中での触媒反応の学理と応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 電気学会全国大会 シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] シェールガスをはじめ とする非在来型化石資源と今後のエネルギー・化学 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 日本化学連合シン ポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-03-17
• [学会発表] 電場印加による低温での触媒反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 化学工学会北関東地区シンポジウム
  • 発表場所: 宇都宮
  • 年月日: 2014-02-26
• [学会発表] hydrogen production by steam reforming of toluene over Ni/perovskite oxide catalyst (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine
  • 学会等名: International Conference on Hydrogen Production (ICH2P-2014)
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-02-04
• [学会発表] シェール ガスを生かした天然ガス化学・石油化学 の今後 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 第32回石油学会中国・四国支部講演会
  • 発表場所: 岩国
  • 年月日: 2013-11-25
• [学会発表] シェールガスと今後の化学技術・産業 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 日本化学会CSJ フェスタ
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-10-23
• [学会発表] 天然ガスの転換・利用と水素製造・利用のための非在来型触媒技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 化学工学会触媒 分子反応工学分科会講演会
  • 年月日: 2013-10-18
• [学会発表] ペロブスカイト型等の複合酸化物を担体として用いた触媒反応の学理と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 触媒学会触媒サマーセミナー
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2013-07-08
• [学会発表] 天然ガス転換および水素製造に関連した非在来型触媒プロセス (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 触媒学会工業触媒研究会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2013-05-31
• [学会発表] 特殊反応場としての放電・電場利用による天然ガスの低温転換 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 日本エネルギー学 」会・触媒学会合同シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2013-03-02
• [学会発表] Low temperature hydrogen production by steam reforming of methane (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Oshima, T. Shinagawa, Y. Sekine
  • 学会等名: 17th Malaysian Chemical Congress
  • 発表場所: マレーシア
  • 年月日: 20121000
  • 招待講演
• [学会発表] 水素の製造と利用に関連した最近の国内外の研究動向 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 第110回触媒学会討論会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] 非在来型触 媒反応と水素製造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 新化学技術推進協会(JACI)講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] Hydrogen production by steam reforming of hydrocarbon over Ni/perovskite catalyst (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine
  • 学会等名: Int. Conference on Global Sustainability
  • 発表場所: マレーシア
  • 年月日: 2012-04-11
• [学会発表] 低温触媒反応の実現のための電場・放電の応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 石油学会秋季大会
  • 発表場所: 山口
  • 年月日: 20111000
• [学会発表] Low temperature catalytic process for hydrogen production in an electric field (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sekine
  • 学会等名: アジア化学会議
  • 発表場所: カンボジア
  • 年月日: 20110900
  • 招待講演
• [学会発表] 電場あるいは放電を用 いた触媒反応の学理と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 触媒学会サマーセミナー
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] 電場及びプラズマアシストを用いた非平衡環境下での触媒反応による低温でのメタン転換 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 触媒学会触媒討論会
  • 発表場所: 山梨
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] プラズマ・電場を用いた触媒反応の展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 化学工学会秋季 大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20100806-08
• [学会発表] 炭素の構造と反応性について (2010)
  • 著者名/発表者名: 関 根 泰
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 大分
  • 年月日: 2010-11-19
• [学会発表] 電場を生かした低温での触媒反応 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰
  • 学会等名: 化学工学会反応工学部会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-09-05
• [図書] 第4編第1章シェール革命による石油化学原料生産への影響と今後の展望「シェールガス～開発・生産と石油化学～」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢部 智宏, 真鍋 亮, 関根 泰(分 担執筆)
  • 総ページ数: 229-240
  • 出版者: エヌティーエス
• [図書] 3-8 節電場中での天然ガスからの低温水素製造用触媒「触媒技術の動向と展望」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大島一真, 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 75-84
  • 出版者: 触媒学会
• [図書] 第13章メタンの酸化カップリングによるC2 炭化水素合成「シェールガスの開発と化学プロセス」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰, 大島一真, 小河脩平 (分担執筆)
  • 総ページ数: 126-134
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 第7章気固反応の基礎 「プラズマ反応工学ハンドブック」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 115-128
  • 出版者: エヌティーエス
• [図書] 触媒調製ハンドブック (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 48-49/606-607
  • 出版者: エヌティーエス
• [図書] 大気圧プラズマの技術とプロセス開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 191-197
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 究極のエネルギーと環境調和 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 165-175
  • 出版者: 日刊工業新聞社
• [図書] 水素製造・吸蔵・貯蔵材料と安全化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関根 泰 (分担執筆)
  • 総ページ数: 116-125
  • 出版者: サイエンス&テクノロジー
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.f.waseda.jp/ysekine/