低温水分解能を持つ熱-光ハイブリット活性セラミックデバイスの開発

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本研究では,従来の高温太陽集熱をエネルギー源とする二段階水熱分解サイクルの反応媒体である水熱分解性セラミックの熱活性に,光半導体触媒の光活性を添加し,水熱分解サイクル反応を低温化することに挑戦した。初年度の研究により,研究代表者が見出した水熱分解性セラミックのFe_3O_4/ジルコニア担持体(Fe含有立方晶ジルコニア,あるいはFe_3O_4/単斜晶ジルコニア)にNiOをドープした水熱分解性セラミック粉体合成に成功し,さらにスピンコーティング法等の方法を応用して,この粉体を材料とした小型発泡体デバイスを作製することにも成功した。さらに,擬似太陽集光を直接デバイスに照射して2段階水分解反応を行う反応デバイスの活性試験を行い,NiOドーブによりデバイスの反応活性が向上することを確認した。今年度は下記の研究を実施する。今年度は下記の研究成果を得た。1)作製の成功したFe-Ni含有立方晶ジルコニア発泡体デバイスについて,立方晶ジルコニアに対するNiOドープ量,またFeOドープを変化させ,反応デバイスの反応活性の向上を試みた。反応試験を太陽炉シミュレータで行い,FeO:NiO=2:1のドープ量が反応活性に対して最適なドープ量であることを見出した。2)NiO同様に熱力学的見地,および光半導体活性の見地からCoOがFe_3O_4/ジルコニア担持体の反応活性を熱-光ハイブリット活性化によって高めると期待されるため,同様の手法でCoOをドープしたFe_3O_4/ジルコニア担持体粉体を合成し,その水熱分解活性を,赤外線イメージ炉を熱源として試験した。反応活性はほぼNiOドーブ型と同様の活性を得ることが出来た。