Ultra-fast biomass-carbothermal reduction process by the focused electromagnetic field

1. 周波数やパルスを精密に制御し、任意の時空間において局所増強電磁場を形成することができるマイクロ波化学反応装置の開発：従来の2.45 GHzと比較して、波長が短く局所電磁界強度の高い5.8GHzマイクロ波装置を開発した。本装置は半導体式発振器を搭載しており、シングルモード型空洞共振器と組み合わせることでバイオマス・金属酸化物に強電磁界をあた与えることができる。さらに、最少1秒サイクルでパルス発振することができる。また、電場型および磁場型マイクロ波空洞共振器についても設計開発し、誘電体および導体のいずれもマイクロ波で加熱が可能なシステムを構築した。2.マイクロ波in situ 測定による、マイクロ波増強電磁場によって固体反応加速が生じる現象の実測と、その機構解明：2022年度は in situ XRDの開発に注力した。高エネルギー加速器研究機構や九州シンクロトロン光研究センターにおいて、2.45 GHzおよび5.8 GHzマイクロ波装置を持ち込み、放射光XRDが可能なシステムを構築した。本装置は石英管や石英製キャピラリーに充填した試料に硬Ｘ線（10-20 KeV)を照射して、2次元検出器を用いて散乱パターンを測定する構成である。さらに、Ｘ線照射部の温度は、マイクロ波装置上部に配置した石英透過型サーモグラフィーを用いて直接測定することができる。本装置を用いて、マイクロ波照射中のぺロスブスカイト型酸化物の室温～1000℃におけるin situ XRDに成功した。特に昇温に伴い、熱膨張と欠陥形成にともなう回折ピークの低角シフトが、MWとCHで異なることを見出した。3. マイクロ波照射条件により高温固体反応を制御する方法論の確立と、温和な条件でのバイオマスを炭素源とした炭素熱還元反応への応用：上記、1,2を中心に進めつつ、方法論の体系化についても着手しつつある。

1. 周波数やパルスを精密に制御し、任意の時空間において局所増強電磁場を形成することができるマイクロ波化学反応装置の開発：従来の2.45 GHzと比較して、波長が短く局所電磁界強度の高い5.8GHzマイクロ波装置を開発した。本装置は半導体式発振器を搭載しており、シングルモード型空洞共振器と組み合わせることでバイオマス・金属酸化物に強電磁界をあた与えることができる。さらに、最少1秒サイクルでパルス発振することができる。また、電場型および磁場型マイクロ波空洞共振器についても設計開発し、誘電体および導体のいずれもマイクロ波で加熱が可能なシステムを構築した。2.マイクロ波in situ 測定による、マイクロ波増強電磁場によって固体反応加速が生じる現象の実測と、その機構解明：2022年度は in situ XRDの開発に注力した。高エネルギー加速器研究機構や九州シンクロトロン光研究センターにおいて、2.45 GHzおよび5.8 GHzマイクロ波装置を持ち込み、放射光XRDが可能なシステムを構築した。本装置は石英管や石英製キャピラリーに充填した試料に硬Ｘ線（10-20 KeV)を照射して、2次元検出器を用いて散乱パターンを測定する構成である。さらに、Ｘ線照射部の温度は、マイクロ波装置上部に配置した石英透過型サーモグラフィーを用いて直接測定することができる。本装置を用いて、マイクロ波照射中のぺロスブスカイト型酸化物の室温～1000℃におけるin situ XRDに成功した。特に昇温に伴い、熱膨張と欠陥形成にともなう回折ピークの低角シフトが、MWとCHで異なることを見出した。3. マイクロ波照射条件により高温固体反応を制御する方法論の確立と、温和な条件でのバイオマスを炭素源とした炭素熱還元反応への応用：上記、1,2を中心に進めつつ、方法論の体系化についても着手しつつある。