ゼロエミッションを目指した不活性小分子の電気化学的水素化システムの開発

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化学工場や原子燃料工場から排出される硝酸イオン含有廃液は、環境保全の観点から、近年、処理が必要になってきた。本研究では、生産プロセス間のネットワーク形成によるゼロエミッション化のための新しい再資源化プロセスを構築することを目的として、研究代表者らが以前に開発した電気化学的水素固定システムを硝酸イオンの還元反応に適用することを検討した。本研究で得られた知見を総括すると以下のようになる。1. Pd黒付けしたPd薄板上に、さらにCuあるいはNiを担持した電極(Cu/Pd黒/Pd、Ni/Pd黒Pd)を用いて硝酸イオンの還元反応を行ったところ、いずれの場合にも、硝酸イオンの還元反応は進行することがわかった。このことは、電気化学的水素化システムが硝酸イオンの還元反応にも適用できることを示している。2. Cu/Pd黒/Pd薄板電極を用いた場合の硝酸イオンの還元生成物は、亜硝酸イオンおよび窒素であった。これに対して、Ni/Pd黒/Pd薄板電極を用いた場合には、アンモニアのみが硝酸イオンの還元生成物として生成することが明らかになった。アンモニアは工業原料として非常に有用であることから、本目的に対しては、Ni/Pd黒/pdを用いて硝酸イオンからアンモニアを選択的に生成する系が適していると考えられる。3. Ni/Pd黒/Pd薄板電極を用いた場合、アンモニアの生成速度は硝酸イオンの濃度に依存し、アンモニア生成の電流効率は約80%に達することが明らかになった。