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
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 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

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。

This research topic で は, heat 廃 を using し た water element manufacturing に を purpose, ケ ミ カ ル ル ー ピ ン グ シ ス テ ム を with い た water の thermochemical decomposition プ ロ セ ス の open 発 を line っ て い る. This プロセスを may be にする にする である, highly active acidin キャリアナノ particles である. Acid element キ ャ リ ア を し, acid, hot also yuan を generated さ せ, one party で, also yuan さ れ た acid element キ ャ リ ア を water に よ り acidification し, water element を る. は this year, thermogravimetric analysis を い て, acid キ ャ リ ア の acid release と, water と の anti 応 sex を review 価 し た. Temperature below 1000 ° C の に mesh し, thermodynamic デ ー タ ベ ー ス か ら, also yuan CeO2 は water と anti 応 し water element を out す こ と, CuO は hot also yuan で acid element を し な が ら Cu2O に also yuan さ れ る こ と を confirm し た. ま た, Cu2O - CeO2 の stability か ら, CeO2 の grid acid element が Cu2O の acidification に make わ れ る possibility が あ る こ と を confirm し た. Be interstate に, water element also yuan さ れ た CeO2 は below 600 ° C で water と anti 応 し を water element generated す る こ と, CuO は で 800 ° C hot also yuan す る こ と を confirm し た. The <s:1> acid element movement between Cu2O and CeO2 に target に, composite material を synthesis, analysis を line った. Results と し て, CuO - CeO2 で の acid element の mobile が very で は な か っ た た め water element generated は confirm で き な か っ た. で acid at low temperature grain を release す ま る metal た は metal acidification content と セ リ ア between で ス ム ー ズ に acid element が mobile で き る interface state の suppression を line う た め, CeO2 ナ ノ particle へ の metal/metal acidification コ ー テ ィ ン グ を beg し 検 た. Interface の suppression に masato し て は, Pt - CeO2 で, CeO2 の also YuanDu を variations change さ せ の て surface electronic state を suppression し て, bear hold を う こ と で, Pt - CeO2 の high interaction を め て, high dispersion bear may hold が に な る こ と を Ming ら か に し た. The technique of <s:1> expands によ and さらに, and the control of heterogeneous interfaces を検 and する.

项目成果

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
• 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

• 发表时间: 2021
• 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

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2022
• 作者: Takahashi;D.;Tomai;T.;Yoko;A.;Seong;G.;Adschiri;T.
• 通讯作者: T.

Low-temperature chemical looping process for methane conversion using oxygen carriers synthesized by supercritical hydrothermal methods

利用超临界水热法合成的氧载体进行甲烷转化的低温化学循环过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Seong;G.;Yoko;A.;Tomai;T.;Adschiri;T.
• 通讯作者: T.