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2015年4月 2日 (木)

アンモニア合成の大幅な省エネ化を可能にした新メカニズムを発見

平成27年3月30日
科学技術振興機構(JST)
東京工業大学
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 JST 戦略的創造研究推進事業に
おいて、東京工業大学の
細野 秀雄 教授、原 亨和 教授、
北野 政明 准教授らは、以前開発した
常圧下で優れたアンモニア合成活性を持つ
ルテニウム担持12CaO・7Al2O3
エレクトライド注1)を触媒に用いると、
強固な窒素分子の切断が容易になり、
アンモニア合成で速度の最も遅い律速段階
注2)が窒素分子の解離過程ではなく、
窒素-水素結合形成過程となることを
見いだしました。
 
 アンモニアは、窒素肥料原料として膨大
な量が生産されており、最近では燃料電池
などのエネルギー源(水素エネルギー
キャリア)としても期待が高まって
います。
 
 これまでどの触媒注3)を用いても、
強固な三重結合を持つ窒素分子の切断に
高温、高圧の条件が必要であったため、
アンモニア合成は多大なエネルギーを消費
するプロセスとなっていました。
 
 本研究グループは、同位体注4)を
用いた窒素交換反応に計算科学を導入する
ことで、この触媒上では窒素分子の切断の
活性化エネルギー注5)が既存触媒の
半分以下に低減し、その切断反応が
アンモニア合成の律速段階ではないことを
見いだしました。
 
 また、速度論解析注6)や水素吸蔵特性
注7)を調べることで、
エレクトライド触媒の水素吸蔵特性が
反応メカニズムに大きな影響を与え、
窒素-水素の結合の形成過程が律速段階
であることを示唆しました。
 
 今回の成果により、アンモニア合成
プロセスの省エネルギー化に向けた
触媒開発の有力な手がかりが得られた
といえます。
 
 今後、この結果を利用したさまざまな
化学反応への応用が期待できます。
 
 本成果は、ACCELプログラム
においてPNNL(パシフィック・
ノースウェスト・ナショナル・
ラボラトリー、米国)のピーター・
スシュコ博士らと共同で行ったもの
です。
 
 本研究成果は、2015年3月30日
(英国時間)に英国科学誌
「Nature
 Communications」の
オンライン速報版で公開されます。
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>アンモニア合成プロセスの
>省エネルギー化に向けた触媒開発の
>有力な手がかりが得られたといえます。
 とのこと。
 
 アンモニア合成の省エネルギー化は
肥料としてのみならず水素エネルギー
キャリアとしても、からんで来る重要な
テーマですね。
 
 こちらの投稿はどうなんでしょう?
2014年8月 2日
 
 アンモニア合成に太陽光エネルギーを
利用出来るということは、省エネルギーに
貢献できることだと思うが、どちらが
省エネに近いのかな?
 
 今後の展開に注目したい。

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