尿素の電気化学的酸化反応を応用したエネルギー変換システムの研究

应用尿素电化学氧化反应的能量转换系统研究

基本信息

批准号：
22K05305
负责人：
藤原直子
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05305/
关键词：
エネルギーキャリア尿素燃料電池水素製造

项目摘要

低炭素社会の実現に向け、水素エネルギーの利用と、貯蔵・運搬のためのエネルギーキャリアの開発が急務である。本研究では、毒性も引火性もなく貯蔵や輸送が容易な化合物であり、肥料や保湿剤、ディーゼル排ガス浄化剤などとして広く利用されている尿素に着目した。尿素の安全性と未利用のエネルギー資源としての魅力から、エネルギーキャリアとして尿素を直接形燃料電池や高効率水素製造に応用する新しいエネルギー変換システムを実現するための基盤形成を目的として研究開発に取り組んでいる。当該年度は、直接形燃料電池や水素製造に共通する反応である尿素の電気化学的酸化反応のための高活性触媒の探索を中心に進めた。種々の結晶構造を有する遷移金属酸化物をクエン酸法、ソルボサーマル法、析出沈殿法などの様々な方法や条件で作製し、アルカリ電解液中での回転電極測定を実施してそれらの触媒活性を評価した。その結果、尿素の電気化学的酸化反応に対して優れた活性を有するニッケル系酸化物触媒を見いだすことができた。さらに、上記の酸化物触媒を直接形燃料電池や水素製造に応用するための準備として、アニオン交換膜を電解質とする燃料電池と水電解装置を作製し、性能評価を開始した。上記のニッケル系酸化物をアノード触媒に使用してアニオン交換膜形水電解装置を作製し、アノード側から尿素溶液を供給することにより、尿素の電気化学的酸化反応が進行し、低電圧で高効率に水素製造できる可能性が示唆された。

为了实现低碳社会，迫切需要使用氢能和能源载体的发展进行存储和运输。在这项研究中，它是一种易于存储和运输的化合物，而无需毒性或洪水，并专注于尿素，该尿素被广泛用作肥料，保湿剂，柴油排气净化剂，等等。从尿素的安全性和未使用的能源的魅力中，我们正在研究和开发，为实现新的能源转换系统构成了直接将尿素作为能源制造的能源载体的基础。在财政年度，我们专注于寻找尿素的电化学氧化反应的高活性催化剂，这是指导燃料电池和氢产生的常见。在各种方法和条件下，例如柠檬酸法，Sorbo热法和具有各种晶体结构的过渡金属氧化物沉淀的沉淀，以及在碱性电解质中进行旋转电极测量以执行催化活性。结果，发现了基于镍的氧化催化剂，该催化剂在尿素的电化学氧化中具有出色的活性。此外，作为用于将上述氧化物催化剂直接形成燃料电池和氢生产的准备工作，在产生电解质时具有阴离子替换膜的燃料电池，并开始了性能评估。通过在阴离子催化剂中使用镍氧化物来产生阴离子的替代膜形状的水解，并从阳极侧提供尿素溶液，尿素的电化学氧化反应已经进展，并且低电压很高。可以有效生产氢。