8/27 固体酸化物形セルを用いたCO₂/H₂O共電解技術の研究開発動向と今後の展望

固体酸化物形セルを用いたCO₂/H₂O共電解技術の研究開発動向と今後の展望

共電解の原理、特徴、技術動向、高性能SOECに向けた材料開発

講師

立命館大学 理工学部機械工学科 准教授　渡部 弘達 氏
[略歴]
　2004年東北大学工学部化学バイオ系卒業、2006年東北大学大学院 工学研究科 化学工学専攻 博士前期課程 修了、2009年同大学院 工学研究科 化学工学専攻 博士後期課程 修了。博士（工学）。2009年東京工業大学大学院 理工学研究科 機械制御システム専攻 助教、2014-2015年マサチューセッツ工科大学 機械工学科 客員研究員、2016年 東京工業大学 工学院機械系 助教を経て、2021年より現職。専門は熱工学、エネルギー工学。

セミナー趣旨

SOEC（固体酸化物電解セル）を用いたCO₂/H₂O共電解は、800℃程度の高温下で水蒸気（H₂O）と二酸化炭素（CO₂）を同時に電気分解し、合成ガス（CO/H₂）を一段階で生成するPower-to-Gas技術である。高温型電解では、反応に必要なエネルギーの一部を熱として供給できるため、必要な電気エネルギーが低減され、高効率化が期待される。一方で、条件次第では炭素析出、電極酸化、Ni移動などの望まない反応輸送現象が進行し、電極劣化を引き起こす場合がある。したがって、これらに耐性を有する電極材料の開発や、安定作動条件の解明が重要となる。本セミナー前半では、CO₂/H₂O共電解の原理について、熱力学および電気化学の基礎を交えながら解説する。後半では、CO₂/H₂O共電解における課題とその対策、今後の展望について述べるとともに、共電解技術に関する我々の最新研究成果についても紹介する。

セミナー講演内容

１．Power-to-Xに向けて
　1.1 再生可能エネルギーと「Power-to-X」の現状
　1.2「Power-to-X」技術の紹介

２．SOECを用いたCO2/H2O共電解の原理と特徴
　2.1 SOEC共電解の熱力学
　2.2 SOEC共電解の電気化学
　2.3 電解電圧の理想と現実（過電圧について）
　2.4 電解効率
　2.5 電極劣化につながる反応輸送現象

３．CO2/H2O共電解技術の開発動向と課題
　3.1 国内外の動向

４．高性能SOECに向けた電極材料の開発
　4.1 SOEC電極のX線オペランド分析
　4.2 第一原理計算をベースとした電極輸送現象の解明

□ 質疑応答 □