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2016年12月 3日 (土)

新しい触媒反応メカニズムを立証し、約150度の低温度下で水素生成に成功

Thu, 01 Dec 2016
早稲田大学トピック
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 早稲田大学理工学術院
関根泰(せきねやすし)教授らの
研究グループは、わずか150度程度の
低温度において、天然ガスの主成分
であるメタンと水蒸気のパラジウム
(Pd)触媒を用い反応系に弱電場をかける
ことによって、充分に速い反応速度
かつ不可逆的に水素を生成することに
成功しました。
 
 本研究により、必要なときに簡便に
水素を作り出すことが可能になります。
 
 化学反応のうち、9割程度は
触媒反応です。
 
 触媒は反応速度を向上させますが、
反応速度は温度と活性化エネルギーに
依存するため、多くの触媒反応は
高温で実施されます。
 
 これまでの水素製造は、700度以上の
高温下でメタンと水蒸気を反応させること
で行っていました。
 
 しかし、高い耐熱性を有する材料や、
高温の熱を使い切るための多段の
熱交換器を用いる必要があり、
高温に長時間さらすことで触媒が劣化して
しまうなど、さまざまな問題があり、
実用には大きな障害がありました。
 
 本研究グループは、以前から、
弱い電場中で触媒反応を行うことで、
高温を必要としてきた反応が、
150度~200度といった低い温度でも
充分に速い速度で進行しうることを
見出してきましたが、そのメカニズムは
これまでの教科書的知見では分かって
いませんでした。
 
 今回の研究では、電場の中で
反応中の触媒の状態を観察することで、
触媒表面に吸着した水を介して、
プロトン(H+)が速やかに動き、
プロトンの表面ホッピングが低温でも
反応を促進していること、
また、このプロトンと吸着分子との衝突が
不可逆過程を生み出していることを
発見し、新しい触媒反応メカニズムの
立証に成功しました。
 
 水素利用社会の到来の機運が高まる中、
本研究成果は水素製造のみならず、
水素や水が絡むさまざまな反応を
低温化させることを可能とし、
民生分野への応用も期待されます。
 
 すでに、排気ガスと燃料を低温で
反応させて自動車の
総合エネルギー効率向上を狙った研究を
展開中です。
 
 今回の研究成果は、英国
Nature Publishing Groupの
オンライン科学雑誌
『Scientific Reports』に、
12月1日10時(日本時間12月1日19時)に
掲載されました。
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 水素社会実現に一歩近づいたようです。
 
 水素生成効率の面から見て本当に水素
社会が実現出来るのか?
 と大きな疑問を抱いて見守っていました
が実現できるかな?
 
 という感じになって来ました。
 
 
>本反応は外部電場によって
>非ファラデー的に触媒反応を
>低温・不可逆に駆動しうるため、
>その応用範囲は広く、プロトンが絡む
>触媒反応であれば展開や、
>水素製造を含む水素が絡む反応や
>水が絡む反応への展開も
>可能と思われる。
 
 応用範囲が広そうです。
 大いに期待したい。
 
 水素社会が水素生成効率の壁を
越えて実現出来れば素晴らしいですね。

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