2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Chlorine-Free Seawater Electrolysis based on the Control of Oxygen Vacancies in Layered Manganese Dioxide
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20H02844
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
中山 雅晴 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70274181)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 真明 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00582206)
藤井 健太 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (20432883)
隅本 倫徳 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (40414007)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 海水電解 / 酸素選択性 / 塩素 / マンガン / 酸素欠陥 / エレクトロライザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)触媒の合成 電気化学法および化学法により二酸化マンガンおよび複合二酸化マンガン，複合遷移金属酸化物を合成した。酸素欠陥導入のため，合成した試料を熱処理した。比表面積を大きくするためにボールミル粉砕した。X線回折，X線光電子分光，X線吸収分光法などを適用し，酸素欠陥濃度，局所の原子配列や微細構造を明らかにした。また，各試料のBET表面積，電気化学活性表面積を測定した。
(2)電気化学試験 (1)で調製した触媒の塩素ー酸素選択性と活性を多点的，かつ簡易に調べる方法として，回転リングディスク電極(RRDE)を用いたアノード掃引試験を行った。ディスク電極には塩化物イオン酸化反応(COR)と酸素発生反応(OER)を足し合わせた電流が流れる。このとき，リング電極を酸化塩素種の還元のみが起こる電位にホール
ドすれば，酸化塩素種の還元電流を基にOERのために消費された電流を見積もることができる。これらのデータと各反応の関与電子数に基づいてOERとCORのファラデー効率を求めその電位とpH依存性を明らかにした。
(3)生成物分析 定電流または定電位電解によって生成した酸素＋塩素種量と消費した電気量の割合，すなわちファラデー効率を導出し，OER-COR選択性を決定した。酸素量は密閉アノード室に連結したオンラインガスクロを使って測定した。一方，塩素量はヨウ素滴定法と残留塩素計によって決定した。
(4)長時間電解 (1)で調製した触媒を使って塩水および模擬海水中で長時間電解(最長20日間)を行った。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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