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高速プローブ顕微鏡を活用した電気化学透析法による省エネ型CO2回収への展開

使用高速探针显微镜开发电化学透析节能 CO2 回收

基本信息

批准号：
22H01836
负责人：
松島永佳
金额：
$ 9.82万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

鉄鋼業界での2050年CO2排出ゼロに向け、その回収技術や水素製鉄法が不可欠であり、効率的な回収法やH2の有効利用が必要とされる。本研究では、電力消費が極めて少ないH2の酸化還元反応（電気化学水素ポンプ:EHP）に着目し、電気化学透析法による省エネ型CO2回収を行う。本提案はCO2回収だけでなく、本来のEHPの応用例であるH2精製機能も付与できる。さらに光３Dプリンターで改良した固体高分子型燃料電池を透析法に導入することで、将来的に燃料電池発電と融合したCO2回収も視野に入れた、多機能性を有するユニークな回収法である。本成果は、製鉄所や発電所等で導入されている化学吸着法の回収塔への適用が期待され、コンテナ船への応用や工場内でのH2ガスリサイクルにも波及する。そので本年度はその分離実証を行うため、３Dプリンターを使って固体高分子形燃料セルを改良し、水素ポンピング反応を調べた。そこでは、内部に2種類の電解液（緩衝液、回収液）が流れる空間を作り、イオン交換膜を絶縁体で固定する加工を施した。そのため光造形3Dプリンターにより、耐薬品性樹脂によるスペーサーを作製した。次に二酸化炭素を吸収された溶液を電解質に用いて、セルに高純度の水素ガスを導入した。その結果、低いセル電圧でも両電極間に電流値を検出し、水素ポンピング反応が起こることが確かめられた。また電解電流とCO2発生量との関係を調べ、電流値の増加と比例してガス発生量も増加することが分かった。

CO2 emission trend in iron and steel industry by 2050, recovery technology, water element iron production method, efficiency recovery method and effective utilization of H2 are necessary. This study is aimed at reducing the consumption of electricity and reducing the generation of H2 by electrochemical dialysis. This proposal is based on the CO2 recovery and H2 purification functions assigned to the original EHP application. In the future, the power generation, fusion, CO2 recycling and multifunctional performance of solid polymer fuel cells will be improved. The results of this study are expected to be applied to chemical adsorption recovery tower in iron making and electricity generating stations, and to H2 gas adsorption in ship and power plants. This year, the separation of solid polymer fuels has been demonstrated, and 3D polymer fuels have been improved. The two kinds of electrolytes (buffer solution and recycle solution) in the inner part of the system are processed in the space of flow and in the insulation of the exchange membrane. 3D optical fiber coating and resin coating Second, the absorption of carbon dioxide solution, electrolyte use, and high purity of water element introduction. As a result, the current between the electrodes is low, and the current between the electrodes is low. The relationship between electrolytic current and CO2 generation is adjusted, and the ratio of current value to CO2 generation increases.