東北大学
学際科学フロンティア研究所

CO₂を電気分解し、資源化する「電気化学的CO₂還元反応（CO2RR）プロセス」は、抜本的なCO₂削減手法として注目されています。これは、再生可能エネルギー（太陽電池電力）を活用して空気中のCO₂を還元することで、大気中のCO₂を削減できるだけでなく有用な物質が得られるという画期的なスキームです。今回、東北大学学際科学フロンティア研究所の笘居高明教授、同大学多元物質科学研究所の岩瀬和至講師、産業技術総合研究所のAlexander Guzman主任研究員、宇都宮大学の佐藤剛史教授らの研究グループは、水熱反応場と呼ばれる高温高圧水環境を利用して、CO2RRプロセスの高効率化が可能であることを実証しました。CO₂で加圧した150°C、100気圧の高温高圧水条件で電気分解を行うと、水中のCO₂の高い拡散係数と溶解度により、電極へのCO₂供給が促進されるため、プロセスのエネルギー効率を大幅に改善できることが分かりました。さらに、再生可能エネルギー由来の電力に加え、工場の未利用低温廃熱の利用により、CO₂吸収量が排出量を上回る「カーボンネガティブ」な基礎化学品（メタノール）の合成が可能なことを技術アセスメントによって示しました。

 

本研究成果は、米国化学会が発行する学術誌Advanced Sustainable Systemsに2024年11月6日付けで掲載されました。

 

 
図：工場の未利用低温廃熱と再生可能エネルギーを活用してCO₂を化学品原料に変換する、水熱電気化学反応場を利用した炭素・熱循環スキーム。

論文情報：
タイトル：Hydrothermal conditions enhance electrochemical CO2 reduction reaction: a sustainable path to efficient carbon recycling
著者：笘居高明*（東北大学学際科学フロンティア研究所）、Alexander Guzman*（産業技術総合研究所）、佐藤剛史（宇都宮大学）、岩瀬和至（東北大学多元物質科学研究所）
*責任著者：東北大学学際科学フロンティア研究所　教授　笘居高明
産業技術総合研究所　主任研究員　Alexander Guzman
掲載誌：Advanced Sustainable Systems
DOI：10.1002/adsu.202400489
URL：https://doi.org/10.1002/adsu.2024004891

プレスリリース：
東北大学
https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2024/11/press20241108-03-co2.html

産業技術総合研究所
https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20241108/pr20241108.html

宇都宮大学
https://www.utsunomiya-u.ac.jp/topics/media/012772.php

科学技術振興機構（JST）
https://www.jst.go.jp/pr/announce/20241108-2/index.html

東北大学多元物質科学研究所
https://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/news_press/20241108/