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高効率二酸化炭素/ギ酸「相互変換触媒」

2012-04-17 :  理科部 部活
テーマ:物理、化学、C言語、大学野球、Safari、薬事法、医薬品、電波法、石油業界、e-radio、小嶋達也、福原忍。
本文の前に、
-・・・ -・-
blogramのランクインカテゴリについて、
昨日はその後の観察で、
12:50頃には「C言語」がスコア・アップで僅かな差だが1位に復帰。でもお相手もスコア・アップ。
また「Mozilla Firefox」「Safari」もスコアがアップした。
さらに、21:05ころには、
「カルシウム」がスコア変わらずで4位から3位にアップ。
昨日は、朝から小刻みに変動していた。
結局、ランクの数は、15、9、6、0、0、 0、0、0、0、0(47)となり、
換算ポイントは、258pt にまで増えた。
これが、昨日の確定値。
今朝になって、
「IT関連」がスコア・ダウン、と云うかお相手が大幅アップで、2位に後退。
また、「大学野球」がスコア・ダウンで2位から3位に後退。こちらもお相手がアップ。
なので、ランクの数は、14、9、7、0、0、 0、0、0、0、0(47)となり、
換算ポイントも、254pt にまで減った。
・-・ - -・

さて、本文。

ほぼ4週間前(2012/03/21付)になるが、「マイナビニュース」の「エンタープライズ」に、
産総研ら、常温常圧下でギ酸生成と高圧水素供給が可能な相互変換触媒を開発
があった。
かなり長文なので、一部を引用させて頂く。


  産業技術総合研究所(産総研)は3月19日、常温常圧の水中で水素ガスを
  二酸化炭素(CO2)と反応させて「ギ酸(HCO2H)」を生成すると共に、
  ギ酸を分解して固体高分子形燃料電池などに適した
  一酸化炭素(CO)を含まない高圧水素を供給できる
  高効率二酸化炭素/ギ酸の「相互変換触媒」を開発したと発表した。

  成果は、産総研エネルギー技術研究部門太陽光エネルギー変換グループの
  姫田雄一郎主任研究員らと、米ブルックヘブン国立研究所(BNL)の
  藤田恵津子シニアケミストらとの国際共同研究グループによるもの。
  詳細な研究内容は、日本時間3月19日付けで
  英科学誌「Nature Chemistry」電子版に掲載された。

  CO2の排出を抑え持続可能な社会を構築するため、
  クリーンなエネルギー媒体である水素を基盤とする
  水素エネルギー社会の実現が望まれている。
  そのためには、エネルギー密度の低い水素ガスを
  安全かつ効率的に貯蔵・運搬する技術が不可欠だ。

  CO2を、光合成の「暗反応」と同じように、
  還元して水素(エネルギー)を貯蔵できれば、水素社会の実現に貢献できるとともに、
  CO2の有効利用につながる。CO2の水素化によって得られるメタノールや
  ギ酸は常温で液体であり、またエネルギー密度が比較的高いため、
  貯蔵・運搬が容易な水素貯蔵材料として研究開発が行われきた。

  しかし従来は、(1)CO2の変換プロセスは高圧高温条件を必要とする
  エネルギー多消費プロセスであること、(2)逆反応プロセスで再生される水素を
  燃料電池などへ利用するには、燃料電池の電極の劣化原因となる
  一酸化炭素を10ppm以下に保つ必要があること、(3)放出された水素を燃料電池などへ
  供給するには加圧する必要があることなどの課題があり、水素の貯蔵と放出における
  変換反応のエネルギー効率を改善させる高性能触媒の開発が望まれていたのである。

  触媒とは、・・・・・

  また配位子とは、・・・・・

  ・・・・・

  なお、ギ酸は最も簡単なカルボン酸で、工業的に大量に製造されているのが特徴で、
  主な利用法として、家畜用飼料(サイレージ)の防腐剤や抗菌剤などが挙げられる。
  ギ酸の分解は、
  「HCO2H→H2+CO2」の脱炭酸反応、「HCO2H→H2O+CO」の脱水反応という、
  2つの競合する分解経路を持つ。
  従来は、脱炭酸反応を選択的に反応させることが困難だったために、
  ギ酸分解によって生成するガス中にCOが含まれてしまっていた。

  一方のBNLは、人工光合成触媒の反応機構解析や、「プロトンリレー」を範とした
  水素活性化技術についての技術を有する研究機関だ。
  今回、両者の触媒技術を組み合わせた新しい触媒設計指針による
  高性能触媒を開発したというわけである。

  これまでに産総研で開発した「プロトン応答型触媒」では、常温常圧の水中で、
  CO2の水素化反応によりギ酸は生成するものの、
  反応速度や収率(水素の貯蔵量)は満足な結果ではなかった(画像1)。

     画像1。常温常圧の水中での二酸化炭素の水素化反応による
         ギ酸生成の経時変化

  ・・・・・

  今回、新たに設計・合成した触媒では、プロトン応答型の水酸基(-OH)を
  イリジウム(Ir)の近くに配置してあり、水素分子をイリジウムと水酸基の酸素原子との
  相互作用を利用して活性化させる。

  この触媒を用いて、常温常圧の水中で、CO2の水素化反応を行ったところ、
  従来の触媒に比べて、反応速度は10倍以上、ギ酸の収率(水素の貯蔵量)は100倍以上
  に向上した。すなわち、この触媒を用いることで、エネルギーを消費する
  高温高圧条件ではなく、常温常圧でも水素をギ酸に変換できることになった
  というわけである。

  一方、ギ酸の分解による水素放出については、・・・・・

  ・・・・・

  ・・・・・


オ ソ マ ツ で し た。   <(_ _)>


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