课题基金 / 基金详情

Water Splitting by low-temperature waste heat

Water Splitting by low-temperature waste heat
低温余热分解水
批准号：
20K20548
负责人：
阿尻 雅文
金额：
$16.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
项目状态：
已结题
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20548/
关键词：
水の熱化学分解ケミカルループ水素製造酸素キャリア低温廃熱Water-Splitting界面未利用熱

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
本研究課題では、廃熱を利用した水素製造を目的に、ケミカルルーピングシステムを用いた水の熱化学分解プロセスの開発を行っている。本プロセスを可能にするのは、高活性酸素キャリアナノ粒子である。酸素キャリアを熱還元し、酸素を生成させ、一方で、還元された酸素キャリアを水により酸化し、水素を得る。本年度は、熱重量分析を用いて、酸素キャリアの酸素放出と、水との反応性を評価した。1000 °C以下の温度に着目し、熱力学データベースから、還元CeO2は水と反応し水素を出すこと、CuOは熱還元で酸素を出しながらCu2Oに還元されることを確認した。また、Cu2O-CeO2の安定性から、CeO2の格子酸素がCu2Oの酸化に使われる可能性があることを確認した。実際に、水素還元されたCeO2は600 °C以下で水と反応し水素を生成すること、CuOは800 °Cで熱還元することを確認した。Cu2O-CeO2間の酸素移動に着目し、複合材料を合成し、分析を行った。結果として、CuO-CeO2間での酸素の移動が十分ではなかったため水素生成は確認できなかった。低温で酸素を放出する金属または金属酸化物とセリア間でスムーズに酸素が移動できる界面状態の制御を行うため、CeO2ナノ粒子上への金属/金属酸化物コーティングを検討した。界面の制御に関しては、Pt-CeO2系で、CeO2の還元度を変化させて表面の電子状態を制御して、担持を行うことで、Pt-CeO2の相互作用を高めて、高分散担持が可能になることを明らかにした。この手法の展開によりさらに、異相界面制御を検討する。
英文摘要
本研究課題では、廃熱を利用した水素製造を目的に、ケミカルルーピングシステムを用いた水の熱化学分解プロセスの開発を行っている。本プロセスを可能にするのは、高活性酸素キャリアナノ粒子である。酸素キャリアを熱還元し、酸素を生成させ、一方で、還元された酸素キャリアを水により酸化し、水素を得る。本年度は、熱重量分析を用いて、酸素キャリアの酸素放出と、水との反応性を評価した。1000 °C以下の温度に着目し、熱力学データベースから、還元CeO2は水と反応し水素を出すこと、CuOは熱還元で酸素を出しながらCu2Oに還元されることを確認した。また、Cu2O-CeO2の安定性から、CeO2の格子酸素がCu2Oの酸化に使われる可能性があることを確認した。実際に、水素還元されたCeO2は600 °C以下で水と反応し水素を生成すること、CuOは800 °Cで熱還元することを確認した。Cu2O-CeO2間の酸素移動に着目し、複合材料を合成し、分析を行った。結果として、CuO-CeO2間での酸素の移動が十分ではなかったため水素生成は確認できなかった。低温で酸素を放出する金属または金属酸化物とセリア間でスムーズに酸素が移動できる界面状態の制御を行うため、CeO2ナノ粒子上への金属/金属酸化物コーティングを検討した。界面の制御に関しては、Pt-CeO2系で、CeO2の還元度を変化させて表面の電子状態を制御して、担持を行うことで、Pt-CeO2の相互作用を高めて、高分散担持が可能になることを明らかにした。この手法の展開によりさらに、異相界面制御を検討する。
期刊论文(13)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Uniform Organically Modified CeO2 Nanoparticles Synthesized from a Carboxylate Complex under Supercritical Hydrothermal Conditions: Impact of Ce Valence
超临界水热条件下由羧酸盐配合物合成的均匀有机改性 CeO2 纳米颗粒：Ce 价态的影响
DOI： 10.1021/acs.jpcc.2c00088
发表时间： 2022
期刊： The Journal of Physical Chemistry C
影响因子： --
作者： [Omura Yuki, Yoko Akira, Seong Gimyeong, Nishibori Maiko, Ninomiya Kakeru, Tomai Takaaki, Adschiri Tadafumi]
通讯作者： Adschiri Tadafumi
金属酸化物ナノ粒子の複合化による低温酸素吸蔵放出材料の開発
复合金属氧化物纳米粒子低温储释氧材料的开发
DOI： --
发表时间： 2021
期刊：
影响因子： --
作者： [Kamonvarapitak Thunyapong, 笘居 高明, 横 哲, 成 基明, 阿尻 雅文]
通讯作者： 阿尻 雅文
Chemical reactions in supercritical water and their applications
超临界水中的化学反应及其应用
DOI： --
发表时间： 2022
期刊：
影响因子： --
作者： [Adschiri, T.]
通讯作者： T.
The kinetic analysis of surface redox reaction for CeO2 nanoparticle with (100) facet
(100)晶面CeO2纳米颗粒表面氧化还原反应动力学分析
DOI： --
发表时间： 2022
期刊：
影响因子： --
作者： [Takahashi, D., Tomai, T., Yoko, A., Seong, G., Adschiri, T.]
通讯作者： T.
共 11 条
    超臨界水熱合成法による巨大歪ナノ粒子合成機構の解明と新規物性発現
    • 批准号：
      21H04627
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    • 资助金额：
      $26.71万
    • 财政年份：
      2021
    • 负责人：
      阿尻 雅文
    • 依托单位：
      Tohoku University
    Supercritical hydrothermal synthesis of High-entropy nanoceramics
    • 批准号：
      21H05010
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
    • 资助金额：
      $120.06万
    • 财政年份：
      2021
    • 负责人：
      阿尻 雅文
    • 依托单位：
      Tohoku University
    磁性モータバイオ分子を利用したナノ発電タービン
    • 批准号：
      12F02072
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for JSPS Fellows
    • 资助金额：
      $1.54万
    • 财政年份：
      2012
    • 负责人：
      阿尻 雅文
    • 依托单位：
      Tohoku University
    K4炭素結晶の創生と新規物性発現
    • 批准号：
      21656203
    • 项目类别：
      Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
    • 资助金额：
      $2.05万
    • 财政年份：
      2009
    • 负责人：
      阿尻 雅文
    • 依托单位：
      Tohoku University
    海外基金