マイクロ波照射と常温メタン化の重畳効果で拓く革新的なCO2資源化プロセスの構築

利用微波辐射和室温甲烷转化的综合作用建立创新的二氧化碳资源回收工艺

基本信息

批准号：
22K19874
负责人：
小林正樹
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Hachinohe Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、2050年CO2排出実質ゼロ宣言の実現に資する基幹反応であるCO2のメタン化について、触媒とマイクロ波照射の併用による常温メタン化の実効性を検討するものである。これにおいては、産業プロセスから排出されるCO2を空気成分（具体的には酸素。つまり、酸化雰囲気での反応となる）と混在したまま、25℃程度の常温域で高効率かつ高選択的に、そして大多量にCH4に変換する画期的な触媒反応プロセスを構築する。構築のポイントは、迅速なエネルギー励起と浸透伝播加熱性をもつマイクロ波の活用と、物質・熱移動制御に優れた構造体触媒反応場の活用、そして世界でまだ発見されたばかりのCO2の常温メタン化技術（通常300℃での作動を常温域に大幅に低下）の活用を図り、ハイスペックな〔CO2→CH4〕の変換場を構築する点である。これに加え、本CO2物質変換場の触媒作用機構を解明し、CO2の資源化技術の新しい学理開拓を目的とする。本研究では、従来の触媒反応場にマイクロ波照射を導入する。マイクロ波は電磁波であり、人体に有害であり、かつ状況によってスパーク発生等の危険性があるため、反応システムの設計および運用にあたっては、その漏洩や火災が生じないような反応系を構築する必要がある。それと同時に、外部機器との連結による系のモニタリングや、常温メタン化を進行させる上でマイクロ波照射との連携を図る工夫も必要であり、これらの両立とバランスが重要となる。現時点までに、本反応システムの構築を行い、これら課題を解決する目途が立ちつつある。

这项研究研究了CO2的甲烷化的有效性，CO2的甲基化有效性有助于通过使用催化剂和微波辐射来实现2050年几乎零CO2排放的宣言。以这种方式，建立了一种开创性的催化反应过程，其中从工业过程中发出的二氧化碳与空气成分（特别是氧气，即氧化大气中的反应）混合在一起，并以高效，高度选择性的方式将它们转化为CH4，在25°C左右的室温下。该构建的关键是利用微波，具有快速的能量激发和渗透繁殖加热性能，以及具有出色的材料和热传递控制的结构的催化反应场，并且通常在300°C下使用新近发现的CO2-培养基甲烷化技术（通常在300°C下降低到室温范围内，都可以降低室温范围。此外，目的是阐明该二氧化碳材料转换领域的催化机制，并开发新的理论和二氧化碳资源生成技术理论。在这项研究中，将微波辐射引入了常规的催化反应场中。微波是电磁波，对人体有害，并且会根据情况而发生火花，因此在设计和操作反应系统时，有必要构建一个不会泄漏或引起火灾的反应系统。同时，有必要通过将系统连接到外部设备来监视系统，并与微波辐射一起工作，以提高甲烷化为室温的转化，因此平衡这些和平衡很重要。到目前为止，已经有机会建立此反应系统并解决这些问题。