硫化水素からの効率的水素製造システムの障害となるポリ硫化物イオン除去法の開発

开发一种去除多硫离子的方法，多硫离子是硫化氢高效制氢系统的障碍

• 批准号: 20656146
• 负责人: 高橋 英志
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20656146/
• 关键词: ポリ硫化物イオン; 炭素クラスター; 硫化水素; 水素製造; 光触媒

硫化水素を分解し水素を得ることは、無害化に要する膨大な化石エネルギー保全と環境問題への配慮、薪エネルギー(水素)生成を同時に達成可能な夢のような技術といえるが、たった1点だけ大きな障害があることから頓挫している。その障害とは副産物のポリ硫化物イオン(S_x^<2->)の存在であるが、塩基性溶液から単純な正-負の電位差による吸着特性を用いてS_x^<2->を回収することは出来ない。一方、イオン的な相互作用を全く生じない環境下でも炭素クラスターであれば硫黄と相互作用することが示唆される。この様な観点から、炭素クラスターを用いれば、塩基性水溶液中のポリ硫化物イオンを吸着除去可能であるとの着想に至った。そこで、本研究では以下の項目の研究開発を行うことで、炭素クラスターによるS_x^<2->の回収方法の確立を目的とする。1)炭素クラスター溶液を用いたポリ硫化物イオンの液-液抽出挙動の解明、2)ポリ硫化物イオンの吸着構造の解明による、本手法のメカニズムの考察、3)回収されたイオウ種の脱離手法(主に昇華)の開発、4)回収されたイオウ種の有効利用法の開発(希薄金属イオン種の回収など)平成21年度は、炭素クラスターと有機溶媒の間の相互作用について検討し、析出挙動の解明及び反応機構についての検討を行った。その結果、本反応は、水-トルエン界面におけるポリ硫化物イオンの硫黄への転化が第一段階として進行し、生成した硫黄がトルエン層へ移動(溶解)した後にC_<60>S_<16>等のフラーレン-硫黄化合物を形成するという反応機構を明らかとした。

通过分解硫化氢获得氢气可以说是一项梦幻般的技术，可以同时实现解毒所需的大量化石能源的节约、环境问题的考虑以及柴火能源（氢气）的产生，但这只是该项目因重大障碍而陷入停滞的一点。障碍是作为副产物存在的多硫离子 (S_x^<2->)，但可以使用基于简单的正负电势差的吸附特性从碱性溶液中回收 S_x^<2->。不要那样做。另一方面，表明即使在不发生离子相互作用的环境中，碳簇也会与硫相互作用。从这个角度出发，我们提出了利用碳簇可以吸附去除碱性水溶液中的多硫离子的想法。因此，本研究旨在通过对以下项目进行研究和开发，建立一种利用碳团簇回收S_x^<2->的方法。 1) 阐明使用碳簇溶液的多硫离子的液-液萃取行为，2) 通过阐明多硫离子的吸附结构讨论该方法的机理，以及 3) 回收的硫物质的解吸分离的发展。方法（主要是升华） , 4) 开发回收的硫物质的有效利用方法（稀金属离子物质的回收等） 2009年度，我们研究了碳簇和有机溶剂之间的相互作用，阐明了沉淀行为，并研究了反应机理。检查了以下内容。结果，在该反应中，多硫化物离子在水-甲苯界面处转化为硫作为第一步进行，并且在生成的硫移动(溶解)到甲苯层后，C_<60>S_<16>阐明了形成富勒烯-硫化合物的反应机理。

项目成果

硫黄循環による硫化水素からの水素エネルギー製造(1)～炭素クラスターによる塩基性水溶液からのポリ硫化物イオン回収～

通过硫循环从硫化氢生产氢能(1)〜利用碳簇从碱性水溶液中回收多硫离子〜

• 发表时间: 2010
• 作者: 林亜実; 高橋英志; 田路和幸
• 通讯作者: 田路和幸

Sulfur cycle system for effective hydrogen generation

用于有效制氢的硫循环系统

• 发表时间: 2008
• 作者: Tsugumi Hayashi; Yohei Baba; Toshiharu Taga; Hiromichi Matsumoto; Akira Kishimoto; Akira Watanabe; Hideyuki Takahashi; Kazuyuki Tohii
• 通讯作者: Kazuyuki Tohii

Synthesis of core-shell type ZnO-Cd(OH)_2 nanoparticles

核壳型ZnO-Cd(OH)_2纳米粒子的合成

• 发表时间: 2009
• 作者: Tsugumi Hayashi; Hideyuki Takahashi; Kazuyuki Tohji
• 通讯作者: Kazuyuki Tohji

Effect of Metal Gradient in Nano Wall of Stratified Type Photocatalyst

层状型光催化剂纳米壁金属梯度的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Tsugumi Hayashi; Yohei Baba; Toshiharu Taga; Shun Yokoyama; Hiroaki Suzuki; Hideyuki Takalashi; Masayuki Niino;Kazuyuki Tohji
• 通讯作者: Kazuyuki Tohji

Effective hydrogen generation using stratifies type photocatalyst

使用分层型光催化剂有效产生氢气

• 发表时间: 2008
• 作者: Hideyuki Takahashi