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 study aims to explore the development of thermochemical decomposition of water for the purpose of water production and utilization. This is a highly reactive acid that can be used in the production of high molecular weight particles. Acid is produced by acid and water. This year, the use of thermogravimetric analysis, acid release, water reaction, evaluation The temperature below 1000 ° C is determined by thermodynamic parameters such as CeO2 and CuO. The stability of Cu2O-CeO2 and the possibility of acidification of Cu2O with Crystin of CeO2 were confirmed. In fact, the water element is reduced to CeO2, and the water element is generated below 600 ° C, and CuO is reduced to 800 ° C. Cu2O-CeO2 acid migration in the synthesis and analysis of composite materials The results show that the migration of acid element between CuO and CeO 2 is very different from that of water element. Low temperature acid release metal release The interface control is related to the Pt-CeO2 system, the reduction degree of CeO2 is changed, and the electronic state of the surface is controlled and supported. The interaction between Pt-CeO2 and CeO2 is possible. The method of development is discussed in detail.

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.