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2012 年度 実施状況報告書

溶融塩電解法を利用するイリジウムの革新的高速リサイクルプロセスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24760613
研究機関東京大学

研究代表者

野瀬 勝弘  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (50572476)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
キーワードイリジウム / 溶融塩電解 / レアメタル / 白金族金属 / 貴金属
研究概要

電極として使用するイリジウムや電気化学測定に必要となる専用の電解セル等の各種実験装置を準備した。使用する電解セルはステンレス管の溶接および金属切削加工によって作製した。また、雰囲気を不活性にするガス配管は塩化物ガスや塩酸にも耐えうる耐食性のガス配管を専用に組んだ。溶融塩を利用するプロセスでは、溶融塩に含まれる水分や酸素がアノードの挙動に大きく影響を及ぼすことが知られており、あらかじめ十分な精製を行う必要がある。本研究で使用する塩化ナトリウムと塩化カリウムの共晶溶融塩の精製条件を検討した結果、アルゴン雰囲気下で1000 Kで約1時間、定電流電解をすることにより水や酸素などの不純物を除去できることが分かった。また、高温溶融塩中で長時間安定して作動する参照電極として、塩化ナトリウム‐塩化カリウム溶融中での銀‐塩化銀平衡が有効であることが分かった。
1000 Kの塩化ナトリウム‐塩化カリウム溶融中でイリジウム線を作用電極としてサイクリックボルタンメトリー測定を行い、イリジウムの溶解電位およびアノード挙動の調査を行った。これまで、700 K程度の塩化リチウム‐塩化カリウム溶融塩中での白金族金属のサイクリックボルタンメトリー測定において、酸化物または塩化物の被膜形成による電極表面の不動態化挙動が報告されていた。しかし、本研究で実施した高温下で溶融塩電解を行う条件ではイリジウム電極の不動態化は生じないことが明らかとなった。これは、高温で電解を行うことにより、塩化物被膜が不安定になり生成しない、もしくは、イリジウム塩化物の溶融塩中への溶解度が高くなるためと考えられる。これらの実験から、高温溶融塩中でのアノード溶解を利用することでイリジウムを電気化学的に迅速に溶解することが可能であることが実験的に示された。

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

研究初年度となる平成24年度は特殊ガス配管や高温溶融塩用電気化学セル、参照電極やイリジウム電極等の各種電極の作製をはじめとした実験に必要となる装置類の組み立てを行った。代表者が所属している研究室には高温溶融塩を用いる実験ノウハウが蓄積されていることもあり、順調に装置をくみ上げることが出来た。イリジウムの塩化ナトリウム‐塩化カリウム共晶溶融塩中での1000 Kでの電極挙動をサイクリックボルタンメトリーにより明らかにすることができており、さらに、当初の研究計画通りに従来よりも迅速に溶解できることを確認していることから、本研究は順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

これまでにイリジウムが塩化ナトリウム‐塩化カリウム共晶溶融塩中に電気化学的手法によって迅速に溶解することが実験的に確かめられた。また、イリジウムのアノード溶解電位も測定された。しかし、観測された電位は見かけの溶解電位であり、実際には溶融塩や電極による電圧降下が含まれており、それらを指し引いて真のアノード溶解電位となる。今後は、溶液抵抗等をインピーダンス測定等の手法を用いて調査し、正確なアノード溶解電位を調査する予定である。電気化学的に金属を溶解するプロセスでは電流効率が極めて重要となる。イリジウムの定電位電解における電流効率を消費電気量と溶解による質量損失から評価を行う。溶融塩中でのイリジウムの溶解価数の調査も行う。

次年度の研究費の使用計画

ステンレス製フランジ付反応管の部材、ガラス器具、イリジウム線、貴金属線、電極材料等の実験遂行に必要な消耗品を購入する。高温溶融塩電解の電気化学測定専用特殊セルを作製する。国内および海外の学会等で当該研究成果を発表するための旅費、および高温電気化学の有識者らと研究討議のための旅費として研究経費を使用する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件) 図書 (3件)

  • [雑誌論文] 環境保全に役立つ白金族の資源と回収2012

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 雑誌名

      工業材料

      巻: 60 ページ: 28-32

  • [雑誌論文] 白金族金属の資源とリサイクルプロセス2012

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 雑誌名

      三洋化成ニュース

      巻: 473 ページ: 14-18

  • [雑誌論文] レアメタルの現状と問題点2012

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 63 ページ: 618-624

    • 査読あり
  • [学会発表] 白金族金属のアノード溶解に関する基礎的研究

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 学会等名
      平成24年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
    • 発表場所
      秋田大学手形キャンパス
  • [学会発表] Development of environmentally sound recycling process for platinum group metals

    • 著者名/発表者名
      K. Nose
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pasifico Yokohama
  • [学会発表] Development of Environmental Sound Recycling Process for Platinum Group Metals

    • 著者名/発表者名
      K. Nose
    • 学会等名
      The 1st KOREA-JAPAN Symposium on Rare Metals Recycling & The 3rd Rare Metal Industry Development Forum
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 招待講演
  • [学会発表] Fundamental study on anodic dissolution behavior of platinum group metals

    • 著者名/発表者名
      K. Nose
    • 学会等名
      2013 TMS Annual Meeting & Exhibition
    • 発表場所
      San Antonio, USA
  • [学会発表] Fundamental Study on Anodic Dissolution Behavior of Platinum Group Metals in NaCl-KCl Fused Salt

    • 著者名/発表者名
      K. Nose
    • 学会等名
      The 8th Workshop on Reactive Metal Processing
    • 発表場所
      Cambridge, USA
  • [学会発表] 溶融塩電解を利用した白金族金属の新規溶解プロセスの基礎的研究

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 学会等名
      第55回レアメタル研究会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
  • [図書] レアメタルの最新動向 第4章 レアメタルの資源の現状と中長期展望2012

    • 著者名/発表者名
      岡部徹
    • 総ページ数
      28-41
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
  • [図書] レアメタルの最新動向 第9章 貴金属 4 白金族金属の乾式製錬とリサイクル2012

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 総ページ数
      159-207
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
  • [図書] CSJカレントレビュー11 未来を拓く元素戦略-持続可能な社会を実現する化学 PartII 研究最前線 21章産業分野にかかわる貴金属・レアメタルなどのリサイクル技術2012

    • 著者名/発表者名
      野瀬勝弘
    • 総ページ数
      158-164
    • 出版者
      株式会社化学同人

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公開日: 2014-07-24  

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