1: 2015/05/27(水) 21:20:20.47 ID:???.net
蓄電・発電機器:エタノール燃料から常温常圧で効率発電を実現、炭素の鎖を断ち切る触媒を開発 (1/2) - スマートジャパン
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1505/27/news041.html


http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1505/27/km_syokubai.jpg
図1:エタノール分子(左図)とメタノール分子(右図)の模式図。エタノール分子は炭素ー炭素結合を持つがメタノール分子は持たない ※出典:物質・材料研究機構
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図2:TaPt3ナノ粒子の透過電子顕微鏡像。右図はナノ粒子内部で、タンタル原子と白金原子が秩序正しく並んでいることが分かる ※出典:物質・材料研究機構
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図3:常温常圧の水溶液中でのエタノール酸化反応に対する触媒活性の比較 ※出典:物質・材料研究機構
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図4:TaPt3ナノ粒子、Ptナノ粒子を触媒に利用したPEMFCの出力特性 ※出典:物質・材料研究機構
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図5:表面敏感赤外分光法による触媒表面のCO振動(左図)とCO2振動(右図)の測定結果。赤円内部のピークがCOおよびCO2の発生した点。(a)と(c)がTaPt3ナノ粒子の結果 
※出典:物質・材料研究機構


物質・材料研究機構(以下、NIMS)研究員の阿部英樹氏は、ナノ材料科学環境拠点(以下、GREEN)研究員の野口秀典氏、東北大学 原子分子材料 科学高等研究機構の准教授藤田武志氏と共同で、常温常圧でエタノール燃料から効率よく電力を取り出せる触媒の開発に成功した。


 エタノール燃料は、サトウキビやトウモロコシなどバイオマスを発酵して生産できるため、新たなエネルギー源として注目を集めている(関連記事)。しかし、バイオエタノール燃料をディーゼルエンジンなどの内燃機関で燃焼させて電力を得るためには、数百度の高温で空気と燃料を反応させる過程があり、窒素酸化物(NOx)や一酸化炭素(CO)など有害排気ガスが発生する。よりクリーンなエネルギーを求める動きから、エタノールを用いたポリマー電解質膜燃料電池(PEMFC)の研究が進められた。

 PEMFCは、水素やメタノール、エタノールなどの燃料分子を電気化学的に酸化し、部紳士中の化学エネルギーを電力の形で取り出す仕組みだ。


酸化分解すると生物にとって無害な水(H2O)や
二酸化炭素(CO2)に変わるため、有害な排気ガスが発生しないという利点を備える。

 PEMFCでは現在、トヨタ自動車が2014年12月に製品化した燃料電池車「MIRAI」のように、水素を利用するものが大きな注目を集めている(関連記事)。一方で、工場などでよく利用され入手しやすいメタノールについても、燃料電池として活用につながる研究開発が進む(関連記事)。この一方で、エタノールPEMFCについては、開発が大きく遅れている状況だ。


課題だった「炭素ー炭素結合」 

 エタノールPEMFCの開発がなかなか進まなかった要因の1つとして挙げられるのが、エタノールが持つ「炭素(C)ー炭素(C)結合」を効率よく切断できる触媒がなかったためだ(図1)。 

 水素PEMFCやメタノールPEMFCでは、分子は基本的には水素(H)同士、もしくは、「水素ー酸素(O)」「炭素ー酸素」の結合となり、これらを切断する触媒としては、白金の超微粒子(Ptナノ粒子)や白金ルテニウム合金ナノ粒子(Pt-Ruナノ粒子)などが用いられている。しかし、エタノールは、これらの触媒を用いても酢酸(C2H4O2)やアセトアルデヒド(C2H4O)に酸化させる(エタノール部分酸化)ことは可能でも、炭素―炭素結合を切断して、CO2にまで酸化を進めることはできない。 

 Pt3Sn(プラチナスズ)合金ナノ粒子触媒についても、エタノール部分酸化を効率的に促進するため、出力電流はPtナノ粒子より高いものの、エタノール分子の炭素―炭素分子結合を切断する能力自体は、Ptナノ粒子よりも低い。 

続きはソースで

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引用元: 【エネルギー技術/触媒化学】エタノール燃料から常温常圧で効率発電を実現、炭素の鎖を断ち切る触媒を開発

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5: 2015/05/27(水) 21:35:02.01 ID:y6dQdG4u.net
能書きはええから

はよぉー実用化しやがれです

6: 2015/05/27(水) 21:35:07.39 ID:EeHxuAZK.net
水素は、持ち運びに難ありで行き詰まってるわけだが、
エタノール社会が来るのか?

10: 2015/05/27(水) 22:25:46.31 ID:6Oo2kFGk.net
CO2は、酸素原子からマイナス電子を奪い取った原子だけの存在
つまり、放電により元の状態へシフトすることができる
あるは、極度の中性子を浴びればの話で、原因が特定されれば
対処ができるよねw

11: 2015/05/27(水) 22:32:39.11 ID:cmFTwhP7.net
炭素ー炭素結合がマズイのならジメチルエーテルを使えば?

15: 2015/05/27(水) 22:56:30.82 ID:ci2Y2k5J.net
これがうまくいけば水素電池を超えるだろう

17: 2015/05/27(水) 23:09:56.64 ID:3FocFANL.net
バイオエタノールは、総合エネルギー収支がマイナス。
要するに、石油をそのまま燃やすほうが資源の保全になる。
それを無視した「研究」など、ゴミそのものですわ。

47: 2015/05/30(土) 19:15:12.05 ID:dberVnsU.net
>>17
確かに、太陽エネルギー使ってるから総合CO2排出量でマイナスだよね。
石油をそのまま燃やしたほうが、CO2排出量も増えて大気汚染もセットでうまー。

48: 2015/05/31(日) 03:03:41.46 ID:djUpCyaw.net
>>47
汲み上げ精製する石油より、農業の方が収穫にエネルギー使いCO2も出る、という意味だと思う。

18: 2015/05/27(水) 23:10:51.26 ID:wUoUVofL.net
炭素-酸素結合も簡単に分解できれば
夜のうちに二酸化炭素ガンガン分解
昼のうちに燃焼で事実上の蓄電ができるんだけどなぁ
(50%の効率でもでかい)

19: 2015/05/27(水) 23:17:39.23 ID:gXun41oQ.net
日々様々なものが発明・発見されるが実用に至るのはほんの一握り
我々は、その積み重ねの上に立っていると知っていなければならない

20: 2015/05/27(水) 23:29:59.02 ID:zXToQa+f.net
   
取り敢えず石油全部使い切ってから能書き垂れようぜ!
   

21: 2015/05/27(水) 23:32:03.52 ID:9YUlFcUo.net
素晴らしい研究成果だ。ノータリンには理解出来ないだろうが

23: 2015/05/27(水) 23:46:40.07 ID:2vA8JS8j.net
>>21
ほんと。
レス20までに一応まともなレスがほんの二つ三つとは情けない。

これはすげえよ、メタじゃなくて「エタノール」からだぜ。

22: 2015/05/27(水) 23:45:38.87 ID:jiH2ISQY.net
高価な白金を使う限り普及しない

39: 2015/05/29(金) 11:25:31.78 ID:TuQtzew6.net
>>22
排気ガス浄化装置は結構普及してるのだが

24: 2015/05/27(水) 23:56:09.42 ID:2vA8JS8j.net
これを組み込んだ透析装置ができれば
急性アルコール中毒になった患者も救えたりして。

31: 2015/05/28(木) 10:10:24.56 ID:D7RIqIzV.net
携帯電話に燃料電池をのっける話はどーなった

32: 2015/05/28(木) 11:41:52.14 ID:1x8bb/V8.net
食糧で燃料を作るなよ・・・

33: 2015/05/28(木) 16:47:10.02 ID:ZsBFBbkO.net
炭素系燃料電池の触媒?
水素の酸化電流も同時に得られるものなのだろうか?

34: 2015/05/28(木) 18:13:14.46 ID:WPqMb4E/.net
スマホのバッテリーの代わりに使えそうなんかな?

36: 2015/05/29(金) 08:31:02.05 ID:BcP/rVbU.net
メタノールじゃなくエタノールからなのは凄いな。
この触媒、発電以外の分野で結構面白そうなことが出来そうな気がする。

37: 2015/05/29(金) 10:27:24.47 ID:grH49V7B.net
ディーゼルエンジンより、汚染が少なく、効率も良ければ、将来性はありそう

38: 2015/05/29(金) 10:53:11.06 ID:8Xqb+iTx.net
燃料電池ネタはだいたいが実用化しない、もしくはできない、もしくはする価値のないものばかり

40: 2015/05/30(土) 00:22:05.92 ID:/LJFg9rl.net
効率はどんなもんだろう?

42: 2015/05/30(土) 05:20:46.20 ID:w/VO2qTg.net
酒税法がらみでエタノールはややこしいことになりそうな気がする。

43: 2015/05/30(土) 07:36:12.77 ID:e5w4M/QE.net
効率と速度が良いなら自動車に使えるか

44: 2015/05/30(土) 07:37:01.99 ID:e5w4M/QE.net
こういうのは予算10億ぐらい与えて一気に開発させればいいのに

45: 2015/05/30(土) 07:39:49.57 ID:dyTaTZ42.net
実用化されても最初は動力源ではなく
携帯端末などの電子機器からだろう

41: 2015/05/30(土) 03:19:52.56 ID:VS6zos1T.net
ロシアじゃ燃料飲む奴続出だろうな