Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

SOEC / CO2電気分解 / 炭素循環 / カーボンニュートラル / CO / 二酸化炭素資源化 / 電気分解 / 一酸化炭素 / 二酸化炭素 / 資源化

二酸化炭素(CO2)を資源として循環する炭素循環エネルギーシステムの産業実装による産業の革新的な低炭素化が本研究のゴールである。CO2の還元・資源化がキーテクノロジーであり、本研究では固体酸化物電気分解セル（Solid Oxide Electrolysis Cell、SOEC）を用いたCO2還元によるCO2資源化を目指している。社会実装に必要な大量還元の大面積化を実現するため、金属基板上にSOECを製膜した新たな金属基板支持SOEC (MS-SOEC)の開発を進め、セルの大面積化、大規模CO2還元の可能性を示し、合わせて、積層化（スタック化）のための技術課題の解決を目指した。
SOECの構造は既に実用が進んでいる固体酸化物燃料電池（SOFC）と同等の構成を有している。技術のボトルネックはセルの大面積化である。そこで金属基板上にSOECを製膜した金属基板支持SOEC (Metal Supported-SOEC, MS-SOEC)を開発した。本研究ではMS-SOECの大面積化、スタック化の課題の特定と解決を進め、大容量CO2還元の概念実証を目的とする。大面積セルの製作パラメータは金属基板構造、大気圧プラズマ溶射にそれぞれにあり、これらの製作パラメータの最適化を行い性能向上を計った。MS~SOECによるCO2電気分解そして一酸化炭素（CO）、酸素生成の実証に成功している。他に事例が見られず独自性の高い成果と判断された。COは炭素材料の素材物質として有用である。本研究ではMS-SOECの製作と実験的検討を行い、MS-SOECの有用性を検討することとした。

二酸化炭素 / 二酸化炭素再資源化 / 電気分解 / 固体酸化物 / MS-SOEC / 低炭素 / 再資源化 / 個体酸化物電気分解セル / 二酸化炭素資源化 / 固体酸化物電気分解セル / 金属基盤 / 炭素循環

金属基盤固体酸化物電気分解セル（MS-SOEC）を改良し、電気分解性能の向上を進めた。金属基盤にガス拡散向けのμｍオーダーの細孔を多数開けた。SOEC本体のアノード、カソード層は大気プラズマスプレー法（APS）を用いた。CO2電気分解試験を行った。目的のCO2の電気分解によるCO、O2の生成を確認し、製作したセルがMS-SOECとして機能することを実証した。当初計画したMS-SOECの製作と、作動実証ができたことで、研究目的を達成したと判断された。

金属基盤固体酸化物電気分解セル（MS-SOEC）でのCO2電界の報告は他に無く、恐らく世界最初の成果と考えられた。なお、反応時の経時変化をSEM,XRD等で観察、測定し、十分な耐久性を確認した。MS-SOECの実証によりCO2の大規模な資源化に道を開いた。

電気分解 / 固体酸化物電気分解セル / 再生可能エネルギー / 水 / 二酸化炭素 / 水素 / 電気分解セル / 非定常電力

再生可能エネルギーの普及に伴い、その不安定な非定常電力を固体酸化物電気分解セル（Solid Oxide Electrolysis Cell）により電気分解にて活用する可能性を検討した。従来のSOECの課題は大面積化が困難な点である。そこで金属基板上にSOEC層を形成した金属基板SOEC（MS-SOEC）を開発した。新たに提案した成膜条件によるMS-SOECを開発し、このセルを用いて電気分解を実証した。この手法により、SOECの大面積化が可能となる見通しを得、再生可能エネルギーの非定常余剰電力を水、二酸化炭素電気分解で製造した水素、一酸化炭素として活用できる可能性を見出した。

二酸化炭素 / 電気分解 / 再生可能エネルギー / 負荷平準化 / 炭素資源再生 / 電気分解セル / 一酸化炭素 / 炭素循環 / 還元

再生可能エネルギーを活用した二酸化炭素（CO2）の直接還元炭素資源再生を目的に電気分解セルを製作しCO2電気分解の実証を行った。実験より再生一酸化炭素:酸素生成比がほぼ1:0.5となり、Faraday則に応じて化学量論的に電気分解が進むことを確認した。得られた実験データを基に製鉄プロセスへの本技術の応用可能性を検討したところ、本SOECシステムの貢献が確認された。以上からCO2の直接還元炭素資源再生、再生可能エネルギーの負荷平準化への貢献性に必要な実験データが得られた。

【研究分担者】
高須大輝	東京工業大学	科学技術創成研究院	助教	(Kakenデータベース)
佐伯功	室蘭工業大学	大学院工学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
佐伯功	室蘭工業大学	大学院工学研究科	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
劉醇一	千葉大学	大学院工学研究院	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
劉醇一	東京工業大学	原子炉工学研究所	助教	(Kakenデータベース)