ギ酸の合成・製造技術と水素、エネルギーキャリアとしての可能性

第1部 バイオガスからのギ酸の製造技術

(2023年12月18日 10:00〜11:30)

　牛のふん尿から発生するバイオガスにはメタンガスが多く含まれていることから、カーボンニュートラルなエネルギーとして注目を集めている。本講演では、メタンガスから液体燃料であるギ酸・メタノールを常温・常圧で製造する技術を紹介し、循環型酪農システムとして社会実装を目指す取り組みについて紹介する。

1. カーボンニュートラル政策について
   1. 二酸化炭素削減
   2. メタン削減
2. メタン酸化によるギ酸・メタノール合成
   1. メタン酸化の現在の状況と問題点
   2. メタン酸化についての最新の研究動向
   3. 最強酸化剤「二酸化塩素」の性質
   4. 二酸化塩素を用いたメタンの常温・常圧酸化
3. バイオガスからギ酸・メタノール製造
   1. バイオガスの現在の利用法と問題点
   2. 北海道における取り組み
   3. バイオガスからギ酸、メタノール製造
   4. 量産化に向けた検討
   5. カーボンニュートラル循環型酪農システム
4. バイオガス利用の将来展望
• 質疑応答

第2部 ギ酸の水素キャリアとしての可能性とギ酸からの高圧水素製造技術の開発

(2023年12月18日 12:10〜13:40)

　ギ酸は液体水素、アンモニア、メチルシクロヘキサンと同様に、水素キャリアとして有望な物質の一つとして、私達は考えています。そのギ酸を使った発電は、まだまだ解決・改良する点を多く含むものの、既に欧州で試験運用が始まっています。一方、日本では、研究レベルでは、十分な研究成果を有している自負しておりますが、製品化へのレベルでは、そのステージにすら達していません。そういった事情もあり、私達は、2030年位までを目標に、各種技術を使ってギ酸発電の製品化を目指しています。 　今回のセミナーでは、ギ酸からの水素製造に興味のある方や、ギ酸発電機の開発を考えてみたいと思う方々にむけて、小職の有する成果を紹介する予定です。

1. はじめに
2. 昨今の水素エネルギー・水素キャリアに関する状況について
3. ギ酸に関する状況
4. ギ酸の脱水素化および、脱水素化のための触媒
5. ギ酸からの水素製造
6. 高圧ガス (超臨界流体も含む) に関する基本的な知識
7. ギ酸からの高圧ガス製造
8. 高圧水素と高圧二酸化炭素の分離
9. 高圧水素と高圧二酸化炭素の精製
10. 高圧水素に関する状況
11. 高圧二酸化炭素に関する状況
12. ギ酸からの水素燃料発電による発電
13. ギ酸を用いた燃料電池発電に関する世界の状況
14. ギ酸を用いた燃料電池発電に関する課題等
15. おわりに
• 質疑応答

第3部 ダイヤモンド電極を利用したCO2からのギ酸の効率合成技術

(2023年12月18日 13:50〜15:20)

　ダイヤモンド電極は、優れた電気化学特性をもつため、環境改善や医療に向けた応用が盛んで、特にこの20年で大きく展開してきました。ここでは、初めにダイヤモンド電極の特徴からその応用用途に関して解説します。さらに、特に近年重要性が高まっている「CO2還元による有用物質合成」への用途に関する展開について、最新の状況について紹介します。

1. ダイヤモンド電極とは
2. ダイヤモンド電極の特徴
3. ダイヤモンド電極の応用
   1. 電気化学センサーへの応用
   2. そのほかの応用展開
   3. 物質合成用電極としての応用
4. ダイヤモンド電極を用いたCO2還元
   1. ギ酸の高効率生成
   2. 生成物選択性の制御
   3. 電極活性化
   4. 電解システム大型化に向けた試み
• 質疑応答

第4部 ギ酸のエネルギーキャリアとしての可能性

〜ギ酸の合成技術、ギ酸燃料電池の開発〜

(2023年12月18日 15:30〜17:00)

　地球温暖化問題の解決に向けてCO2の排出削減・有効活用技術開発や再生可能エネルギーの利用促進が求められています。これらの達成に向けて、解決すべき課題が数多く残されています。その中で、私達は「ギ酸」をエネルギーキャリアとした再生可能エネルギーの輸送・貯蔵方法を提案しています。このエネルギーの変換方法を実現するため「CO2の電気化学還元によるギ酸の合成」と「直接ギ酸形燃料電池」の高性能化が必要となり、本研究室ではこれらの技術開発を進めています。 　本講座では、あまり耳にすることがない、エネルギーキャリアとしての「ギ酸」の将来性や可能性について紹介したあとに、上記2つの要素技術の国内・国外における技術開発動向を説明します。その後、本研究室での高性能化に向けた取り組みを紹介します。本講座では、新たなエネルギーキャリアとして「ギ酸」が大きな可能性を秘めていることをお伝えできればと思います。

1. はじめに
   1. 地球温暖化とCO2排出
   2. 再生可能エネルギーの導入と課題
   3. エネルギーキャリア
   4. エネルギーキャリアとしてのギ酸
   5. ギ酸を中心とした循環型社会
2. 直接ギ酸形燃料電池
   1. 直接形燃料電池
   2. 直接ギ酸形燃料電池
   3. 直接ギ酸形燃料電池の課題
   4. 直接ギ酸形燃料電池の高性能化に向けた本研究の取り組み (触媒)
   5. 直接ギ酸形燃料電池の高性能化に向けた本研究の取り組み (電極構造)
3. CO2の電気化学還元によるギ酸の合成
   1. CO2回収・有効利用技術開発の動向
   2. 電気化学還元によるCO2からの有用物質の生成
   3. CO2の電気化学還元によるギ酸合成の研究動向と課題
   4. CO2の電気化学還元によるギ酸合成に関する本研究の取り組み
4. まとめおよび今後の展望
• 質疑応答