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単一原子触媒から成るカスケード型高速CO2電解還元系の創製

创建由单原子催化剂组成的级联式高速CO2电解还原系统

基本信息

批准号：
22KJ2091
负责人：
加藤慎太郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンニュートラルの実現を目指す中で、CO2の電解還元は次世代のクリーンな燃料・化学原料の製造法として大きな注目を集めている。CO(一酸化炭素)よりもさらに還元が進んだエチレンやエタノールといったC2化合物は化学工業の基幹原料として特に重要であり、それらを高速・高選択的に生成できれば、CO2電解の社会実装に加速的に進むと期待される。そのような背景のもと、本研究課題ではC2化合物生成に高活性・高選択な電極触媒の創製に加え、その触媒能を最大限に引き出すことができる電極・電解セル開発を目指す。本年度は触媒能を最大限に引き出すことができる電極・電解セル開発を目的に、電解質の厚みを極限にまで薄くした固体高分子型CO2電解系においてアノード電解液由来のアルカリカチオン種がカソード側でのCO2還元反応に及ぼす影響の定量的評価を試みた。その結果、固体高分子膜をクロスオーバーしたアルカリカチオン種はCO2電解活性に正と負の両方の影響を及ぼすことを示唆した結果が得られた。アノード電解液に超純水を用いた場合にはC2化合物生成はほぼ確認されなかったことから、アノード電解液由来のアルカリカチオンがカソード側でのC2化合物生成における重要な要素であることが示唆された。また、アノード側からカソード側に輸送されるアルカリカチオン量の制御によりC2化合物生成の電解耐久性は大幅に向上した。これらの結果は、固体高分子型CO2電解において、アルカリカチオン種、および輸送量の適切な制御が重要であることを意味しており、高活性・高耐久性を発現可能にする必要条件の１つが明らかになったという点において非常に価値がある。

The production of fuel and chemical raw materials in the next generation of electrolytic reduction of CO2 CO(mono-acid) is an important raw material for the basic chemical industry. It is expected to accelerate the production of carbon and CO2 electrolysis in society. Background: This study aims at the production of C2 compounds with high activity and selectivity, the creation of electrode catalysts, and the development of electrode electrolysis with maximum catalytic energy. This year, the maximum catalyst capacity is introduced, and the electrode, electrolyte, and development goals, electrolyte thickness limits, and thin solid polymer CO2 electrolyte systems are tested for quantitative evaluation of CO2 reduction reactions and effects of electrolyte sources. The results show that the polymer film has positive and negative effects on CO2 electrolysis. When ultra-pure water is used as electrolyte, the formation of C2 compound is confirmed. The origin of electrolyte is important for the formation of C2 compound. The electrolytic durability of C2 compound formation has been greatly improved due to the control of the amount of C2 compound in the transportation system. This result means that in solid polymer CO2 electrolysis, appropriate control of the variety and delivery volume is important, and that one of the necessary conditions for achieving high activity and high durability is very valuable.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Development of artificial carbonic anhydrases for the application to CO2 electrolysis

开发用于二氧化碳电解的人工碳酸酐酶

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
高城拓也;秋山了太;長谷川修司;Miyata Yasumitsu;川脇徳久;Hiroki Yamamoto,Shintaro Kato,Takashi Harada,Shuji Nakanishi,Kazuhide Kamiya
通讯作者：
Hiroki Yamamoto,Shintaro Kato,Takashi Harada,Shuji Nakanishi,Kazuhide Kamiya

Aqueous Electrochemical Partial Oxidation of Gaseous Hydrocarbons by Ru-Modified Covalent Triazine Frameworks

Ru-修饰的共价三嗪框架对气态烃的水相电化学部分氧化