CO_2-メタノール物理吸収-光・電気化学的環元ハイブリッドシステムの実用化研究

CO_2-甲醇物理吸收-光电化学环元杂化系统的实用研究

• 批准号: 16681006
• 负责人: 金子 聡
• 金额: $ 9.48万
• 依托单位: Mie University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16681006/
• 关键词: 炭酸ガス; 電気化学的還元; 物理吸収液; メタン; 一酸化炭素; ギ酸; 燃料電池; 地球温暖化

メタノール溶媒にCO_2を吸収させ、銅電極を用いて高い電流効率でメタンやエチレンを生成させることが可能となりつつあるため、将来工業化させることができる可能性が大きいが、実際にスケールアップを行った場合には、様々な問題点が出てくると思われる。さらに、電気化学的還元では太陽電池で得た電力により還元を進行させることを想定しており、現在の太陽電池によりどの程度還元が進行するかは不明の点も多い。したがって、本研究ではメタノール溶媒を用いたCO_2の光・電気化学的還元システムのスケールアップを行い、高効率で付加価値の高い炭化水素類が得られるかについて検討を行った、本実験計画では、これまで50mLのビーカーレベルで行っていた還元を最終的に50Lの千倍にスケールアップし、電極活性の維持、電流効率を検討する。プラント化を念頭に置いて、メタノールの純度、安価な支持塩等を検討し、システムの最適化を目指した。本年度は、5L程度のスケールアップに止め、支持電解質濃度、pH、温度、CO_2の吸収流速などの基礎的条件を決定し、その条件におけるCO_2の溶解度測定を行った。さらに、5L容積のミニプラントを試作し、メタノール溶媒中のCO_2の電気化学的還元を行った。これまで、ミニプラントのようなスケールアップした系において、メタノール溶媒を用いたCO_2の電気化学的還元の還元特性は明らかにされていないため、銅電極を用いた場合で炭化水素類の高い効率が再現できるかの検討を行った。さらに、これまでの銅電極を用いたCO_2の電気化学的還元では、大きい通電量において電極劣化が報告されているため、電極劣化への連続運転の影響も検討した。

利用铜电极在甲醇溶剂中吸收CO_2并以高电流效率生成甲烷和乙烯已成为可能，因此未来工业化的可能性很大，但实际规模化很难。情况下，可能会出现各种问题。此外，在电化学还原中，假定利用从太阳能电池获得的电力来进行还原，并且对于当前的太阳能电池的还原进行到何种程度存在许多不清楚的点。因此，在本研究中，我们使用甲醇溶剂放大了CO_2的光电化学还原系统，并检验了是否可以获得高效和高附加值的碳氢化合物，我们最终将放大该还原，并已在一定范围内进行。将50 mL烧杯液位，通过千倍至50升，检查电极活性和电流效率的维持情况。考虑到工厂的发展，我们研究了甲醇的纯度、廉价的支持盐等，旨在优化系统。今年，我们将规模限制在5L左右，确定了支持电解质浓度、pH、温度、CO_2吸收流量等基本条件，并测量了这些条件下CO_2的溶解度。此外，我们还制作了一个5L小型装置原型，并在甲醇溶剂中进行了CO_2的电化学还原。到目前为止，在小型工厂等放大系统中使用甲醇溶剂电化学还原CO_2的还原特性尚未明确，因此，我们还没有明确使用铜电极进行碳氢化合物还原的高效性。再现。此外，在使用铜电极的传统电化学还原CO_2中，有报道称，当施加大电流时会发生电极劣化，因此我们还研究了连续操作对电极劣化的影响。

项目成果

Reduction of Carbon Dioxide Using Metal Powders.

使用金属粉末减少二氧化碳。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Studies in Surface Science and Catalysis
• 作者: H.Katsumata;K.Matsushita;S.Kaneco;T.Suzuki;K.Ohta
• 通讯作者: K.Ohta