9/29 CO2の電解還元技術における基礎と 有用化合物への変換および将来展望

東京科学大学 物質理工学院 応用化学系　教授　工学博士　山中 一郎　氏　

[専門]　触媒化学・電気化学

　カーボンニュートラルの実現のため，再生可能エネルギー由来の電力を用いたCO2の電気化学的還元による有用化合物への電気化学変換法の開発が注目されている．以前は，電力は高価であり化学変換には適用できないと考えられていた．近年サンベルト地域での太陽光発電による非常に安価な電力が生み出され，化学変換エネルギーとして十分な利用価値があると考えられている．技術的には，CO2を高速かつ高選択的に有用化学物質に変換可能な電極触媒および電解反応器の研究開発が肝である．標準的な溶液中での電気化学反応では，CO2の溶解拡散が律速となるため反応速度に限界があり，実装化は難しい．そこでCO2ガスを直接電解還元可能な気相電解法が注目されている．

　CO2気相電解還元反応における有効な電極触媒とその作用機構等について解説し，今後の研究開発の展望について解説する．

１．CO2の電気化学的還元の背景

　1.1 熱化学的還元と電気化学的還元の比較
　1.2 電気化学的CO２還元の弱みと強み

２．電気化学の基礎知識
　2.1 電圧と電位の違い
　2.2 電流とエネルギー 
　2.3 電流効率と選択性

３．電極触媒作用      
　3.1 アノードとカソード 
　3.2 分子の活性化と変換

４．CO2の電気化学的還元反応
　4.1 標準的CO2の液相還元反応の実験法
　　4.1.1 液相CO2還元反応の実施例1：一酸化炭素への変換
　　4.1.2 液相CO2還元反応の実施例2：ギ酸やメタノールへの変換
　　4.1.3 液相CO2還元反応の実施例3：エチレンなど炭化水素への変換　　
　4.2 CO2の気相還元反応の実験法
　　4.2.1 気相CO2電解還元実施例1：一酸化炭素への変換
　　4.2.2 気相CO2電解還元実施例2：エチレンなど炭化水素への変換
　4.3 CO2電解還元における作用機構   

５．CO２電解還元反応の振り返り
　5.1 解決すべき課題問題点 
　5.2 将来展望

□質疑応答□

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