化学反応を促し低温での二酸化炭素資源化が可能に 早大の研究

2020年1月23日 08:13

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早大研究グループが開発した触媒による化学反応。二酸化炭素と水素からメタンと水が発生する(早稲田大学の発表資料より)

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 早稲田大学大学院理工学術院の関根泰教授らの研究グループは22日、二酸化炭素を常温から100度台の低温で反応させ、メタンなどへ転換して資源化する手法を開発したと発表した。これまでは、400度程度の高温下で還元する方法しかなく、温暖化抑制への貢献が期待される。

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 この成果は22日付の「Chemistry Letters」電子版に論文として掲載された。

 二酸化炭素の資源化の研究は以前から行われており、400度程度の温度下で水素と固定触媒を用い、化学反応によって一酸化炭素やメタンに転換する方法が知られている。この方法は「パワー・ツー・ガス」と呼ばれ、ドイツでは実用化も進んでいる。

 しかし、この方法は、必要なときに必要な量を資源化する方法ではなかった。

 研究グループは、セリウム酸化物という材料の上にルテニウムという金属の微粒子を載せたものを触媒とし、そこに電流を加えると二酸化炭素と電解水素が効率よく反応し、メタンと水を発生させることができたという。しかも常温から100度台の温度で反応が起き、高い温度は必要なかったという。

 グループは、セリウム酸化物に電流を加えると、表面で水素の陽イオンが動く「表面プロトニクス」という現象を発見し、二酸化炭素の資源化に応用。従来は触媒を温めることで反応を待つ「鳴かぬなら鳴くまで待とう」の手法だったが、今回開発したのは表面プロトニクス現象で反応を促す「鳴かぬなら鳴かせて見せよう」という手法だとしている。

 地球温暖化を抑えるため、二酸化炭素の排出量削減が世界的な課題となっているが、二酸化炭素を回収し資源化する「パワー・ツー・ガス」も有力な方法と考えられている。この方法で発生させたメタンは燃料などに使われ、一酸化炭素への転換も可能だ。

 低温での化学反応が可能になったことについて、研究グループは「いつでも低い温度で必要な量を資源化できるようになることで、二酸化炭素の回収と利用の促進が期待できる」としている。

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