関根研究室

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非在来型の触媒反応で、エネルギーの次世代へ。

関根研究室は、環境とエネルギーの分野で次の世代を担いうる、新しい触媒プロセスを研究しています。
掲げているのは「非在来型」、つまりほかがやらない独創的な触媒システムとプロセスです。
固体アイオニクスの酸化還元能を生かした触媒や、精密に制御した担持金属触媒、電場やプラズマを併せて使う低温作動型の触媒プロセスを展開しています。
そこから水素の製造や、価値の高い化合物の直接合成、環境浄化の触媒システムの開発に取り組んでいます。

Research研究课题

触媒は、新しい化学反応を実現するために欠かせない機能です。電場や酸化還元をうまく使うことで、これまで高い温度が必要だった反応を低い温度で進め、二酸化炭素の資源化やアンモニア合成、水素の製造と取り出しに結びつけようとしています。

※示意图

二酸化炭素を資源に変える↗

酸化と還元が低い温度でも速く起こる材料を見つけ、これを使って二酸化炭素を効率よく資源に変えられることを示しました。金属酸化物の中を酸素イオンが速く動く性質を利用しています。

※示意图

低温で進むアンモニア合成↗

半導体の性質をもつ担体に活性金属をのせ、そこに電場をかけると、低い温度でもアンモニア合成が効率よく進むことを見出しました。表面をプロトンが動く現象（表面プロトニクス）が鍵になります。

※示意图

メタンと水から水素をつくる↗

セリウム酸化物などの担体に金属をのせた触媒に電場をかけると、表面に吸着した水蒸気を介してプロトンが動きます。これにより150度ほどの低い温度でも、メタンと水から水素を取り出せることが分かりました。

※示意图

メタンと空気からエチレンをつくる↗

メタンは天然ガスやシェールガスの主成分ですが、燃やして熱を取り出すか、高温で水蒸気改質していったん合成ガスにしてから別のプロセスで転換するしか使い道がないのが現状です。低温の電場中の触媒の上で空気により選択的に酸化し、利用価値の高いエチレンなどのC2炭化水素に変えられることを見出しました。

Voices学长学姐的评价

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