高温二酸化炭素の溶融塩電解・還元による炭素資源化

溶融塩に融解した酸化物、たとえばCaCl_2に溶解したCaO、を金属へ電気分解し、高温排ガス中に存在する二酸化炭素を還元させる還元剤として利用可能であることと、生成した炭素が新資源として鉄鉱石の還元に適用可能であることを実験により証明することが目的である。本年度は、溶融LiClに4.2mol%Li_2Oを溶解させ、9.68vol%CO_2-Ar混合ガスを工場排ガスとみなして陰極パイプに吹き込んだ。昨年度の反省から一端閉管形のジルコニア固体電解質を陽極として電解条件を調査した。923Kで3.2Vを印加した場合、電解中に排出されるガス成分のうちCO_2濃度の低下があり、黒色の粉末を得た。これを粉末X線回折測定と透過電子顕微鏡で観察・分析したところ、極めて細かな微結晶グラファイト粉末の集合体および非晶質炭素との混合物であった。これはCaCl_2溶融塩に比べ150Kも低温で炭素が生成し、昨年度のCaCl_2溶融塩に続いてLiCl溶融塩を用いてもCO_2ガスの還元生成に成功したことになる。なお、電解中にCOガス濃度の上昇が認められた。これは生成炭素と高温で未反応ガスが共存するためブードワ反応が生じたものと思われ、活性な微粉炭素が鉄鉱石の還元剤として利用できる兆候を示した。また、CO_2ガスが一旦炭酸塩として溶融塩に溶解後、電気分解されるという可能性があり、この場合、別の反応容器でCO_2ガスを溶融塩に大量かつ高速に溶解させた後、電気分解に供することが出来るので、新しい方向性を見出した。

溶融塩に融解した酸化物、たとえばCaCl_2に溶解したCaO、を金属へ電気分解し、高温排ガス中に存在する二酸化炭素を還元させる還元剤として利用可能であることと、生成した炭素が新資源として鉄鉱石の還元に適用可能であることを実験により証明することが目的である。本年度は、溶融LiClに4.2mol%Li_2Oを溶解させ、9.68vol%CO_2-Ar混合ガスを工場排ガスとみなして陰極パイプに吹き込んだ。昨年度の反省から一端閉管形のジルコニア固体電解質を陽極として電解条件を調査した。923Kで3.2Vを印加した場合、電解中に排出されるガス成分のうちCO_2濃度の低下があり、黒色の粉末を得た。これを粉末X線回折測定と透過電子顕微鏡で観察・分析したところ、極めて細かな微結晶グラファイト粉末の集合体および非晶質炭素との混合物であった。これはCaCl_2溶融塩に比べ150Kも低温で炭素が生成し、昨年度のCaCl_2溶融塩に続いてLiCl溶融塩を用いてもCO_2ガスの還元生成に成功したことになる。なお、電解中にCOガス濃度の上昇が認められた。これは生成炭素と高温で未反応ガスが共存するためブードワ反応が生じたものと思われ、活性な微粉炭素が鉄鉱石の還元剤として利用できる兆候を示した。また、CO_2ガスが一旦炭酸塩として溶融塩に溶解後、電気分解されるという可能性があり、この場合、別の反応容器でCO_2ガスを溶融塩に大量かつ高速に溶解させた後、電気分解に供することが出来るので、新しい方向性を見出した。