第1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 ~

(2022年6月7日 10:30〜12:00)

　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

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

(2022年6月7日 13:00〜14:30)

　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 ギ酸/CO2相互変換を利用した水素の貯蔵/製造を駆動するPd合金ナノ粒子触媒の開発

(2022年6月7日 14:45〜16:15)

　安価で爆発性がなく、二酸化炭素 (CO2) の水素化により再生可能なギ酸 (HCOOH) は水素エネルギーキャリアとして高いポテンシャルをもつ。
　本講座では、ギ酸を水素エネルギーキャリアとして利用すべく、ギ酸脱水素による水素製造、およびCO2の水素化によるギ酸合成反応に基づく化学的水素貯蔵放出システム構築をターゲットとし独自に開発した金属触媒を紹介する。特に触媒設計指針、調製法、担体の影響に加え、様々な分光学的手法により明らかにした原子・分子レベルのナノ構造の触媒機能への影響について概説する。本講座で紹介する触媒設計概念は、様々な物質変換反応における金属触媒開発の一助となる。

1. 水素エネルギーキャリアとしてのギ酸 – なぜギ酸か? –
2. ギ酸からの水素製造
   1. PdCu二元系合金ナノ粒子触媒
   2. PdCuCr三元系合金ナノ粒子触媒
   3. PdAg二元系合金ナノ粒子触媒
   4. ギ酸分解反応における担体の役割
3. ギ酸からの重水素製造
4. CO2水素化反応によるギ酸合成
   1. シングルサイトRu触媒
   2. PdAg二元系合金ナノ粒子触媒
   3. PdAg触媒の高機能化
5. ギ酸/CO2相互変換反応
   1. pHスイッチング駆動触媒
   2. 光スイッチング駆動触媒
• 質疑応答