光とナノミストを利用した連続水素生産装置の開発

利用光和纳米雾连续制氢设备的开发

基本信息

批准号：
20K05695
负责人：
山下敏明
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Miyakonojo National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、薄膜光触媒の製作、ミストの発生、藻類からの糖生産から成り立っており、これらを統合して連続型の水素生産装置を開発する。令和４年度は、令和３年度に引き続き、それぞれの担当で基礎的な研究を行なった。薄膜光触媒の製作に関しては、光触媒である酸化チタンをガラス基板上に成膜し、その後の白金助触媒の最適担持条件の検討を昨年度に引き続き行った。その結果、最大量の水素を生産するための各種条件（白金溶液の濃度、犠牲試薬の濃度、光照射時間、照射強度、用いる酸化チタン薄膜の面積）を明らかにした。ミストを用いた水素生産に関しては、白金担持光触媒を組み込んだ反応装置を作成して、水素生産のための犠牲試薬をミストとして供給して水素生産を行った。その結果、通常の溶液条件下での水素生産方法と比較して、マイクロミスト装置を用いて水素生産を行った方が、同じ反応時間において水素生産量に優位性が認められた。ナノミストに関しては、化学反応を起こすために、ナノミストの濃度を上げる必要が分かった。また、比較対象のための白金担持光触媒を組み込んだマイクロリアクター中での水素生産も行い、水素生産の最適条件を明らかにした。藻類からの糖生産に関しては、光触媒による水素生産に必要なマルトースを分泌する藻類を培養するための条件の検討を行った。その結果、pHをクエン酸を用いて調整すると、クエン酸の低濃度領域で光合成効率が向上することが分かった。また、明暗条件より明条件で培養した方が糖の生産量が多い結果となった。

这项研究包括制造薄膜光催化剂、产生雾气以及从藻类中生产糖，并将整合这些技术来开发连续制氢装置。继2023年度之后，2020年度各负责人进行了基础研究。关于薄膜光催化剂的生产，我们在玻璃基板上形成了作为光催化剂的氧化钛薄膜，并从去年开始继续研究铂助催化剂的最佳负载条件。结果，明确了产生最大量氢的各种条件（铂溶液的浓度、牺牲试剂的浓度、光照射时间、照射强度、使用的氧化钛薄膜的面积）。关于使用雾的制氢，创建了包含铂负载光催化剂的反应装置，并以雾的形式提供用于制氢的牺牲试剂以产生氢。结果发现，与通常溶液条件下的制氢方法相比，使用微雾装置制氢在相同反应时间的制氢方面更优越。关于纳米雾，发现需要增加纳米雾的浓度才能引起化学反应。此外，为了进行比较，我们还在配备铂负载光催化剂的微反应器中生产氢气，并明确了氢气生产的最佳条件。关于从藻类生产糖，我们研究了培养分泌麦芽糖的藻类的条件，麦芽糖是光催化制氢所必需的。结果表明，在低柠檬酸浓度下，使用柠檬酸调节 pH 值可提高光合作用效率。此外，在光照条件下培养时产生的糖量比在光照和黑暗条件下培养时产生的糖量更多。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

TiO2 およびPt/TiO2 薄膜を組み込んだマイクロリアクター中での芳香族ニトロ化合物の選択的光還元およびN-アルキル化反応

TiO2 和 Pt/TiO2 薄膜微反应器中芳香族硝基化合物的选择性光还原和 N-烷基化反应

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
山下敏明;岡部勇二
通讯作者：
岡部勇二

Potential of an Automated- and Image-Based Cell Counter to Accelerate Microalgal Research and Applications

基于自动化和图像的细胞计数器加速微藻研究和应用的潜力

DOI：
10.3390/en13226019
发表时间：
2020
期刊：
Energies
影响因子：
3.2
作者：
Tamainato S.;Mori D.;Takeda Y.;Yamamoto O.;Imanishi N.;竹田浩之・小堀健・浅野素子・天尾豊;Toshiyuki Takahashi
通讯作者：
Toshiyuki Takahashi

Usefulness of a microalgal biorefinery in conversion to chemical products and recent technology in automatic evaluation of microalgae