次世代プロトン伝導性固体酸化物セルを用いたプロピレン製造と二酸化炭素資源化

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、プロパンの脱水素化反応と二酸化炭素還元反応を同時に起こす、プロトン伝導性電解質を用いた膜型反応器を評価するため、二酸化炭素、水素、アルゴン混合ガスをガス組成を制御できるガス配管を整備した。さらに、カソード支持型の膜型反応器合成プロセスを開発し、整備した装置と合成したセルを用いたプロピレンの脱水素化特性評価に取り組んだ。プロパンの脱水素化反応に比較的高い性能を示すPt/Nb2O5触媒を用いた膜型反応器を評価した結果、300～600℃の温度域において、アノードでプロパンが熱分解し、メタン、エチレン、プロピレンおよび水素を生じることが分かった。また、電流掃引によりカソードへプロトンをポンプしたところ、プロパン濃度が減少し、メタン、エチレン、プロピレン濃度が増加した。これは、水素をカソードへポンプすることで、反応駆動力が増加し、プロパン分解反応が促進されたものと考えられる。また、本反応器は100時間安定に動作することを確認でき、アノード反応を安定的に生じる反応器となっていることを確認した。カソードにで生じるCO2還元触媒の取り組みとして、Ni-電解質サーメット電極にその場赤外吸収分光法を適用し、反応中間体生成を評価した。吸着CO2分子、表面OH基に加えて、CO中間体およびC-H結合に由来するピークが観測され、高温はCO種が低温ではC-H結合が主な中間体であることが分かった。