令和６年１１月８日

東北大学
産業技術総合研究所
宇都宮大学
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

高温高圧水環境で二酸化炭素の電気分解効率を向上

～未利用低温廃熱と再生可能エネルギーの利用で大気中二酸化炭素の減少も可能に～

ポスト

ポイント

• 水熱反応場と呼ばれる高温高圧水環境を利用することで電気化学的二酸化炭素（ＣＯ２）還元反応（ＣＯ２ＲＲ）プロセスの効率が大幅に向上することを実証しました。
• 技術アセスメントにより、本手法を利用することでカーボンネガティブになる基礎化学品（メタノール）の合成が可能になることも示しました。
• 次世代の持続可能な循環型社会において水熱反応場を利用した電解技術が重要な役割を果たすことが期待されます。

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度、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。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 創発的研究支援事業「水熱電解法による炭素・熱循環の新スキーム」（ＪＰＭＪＦＲ２０６Ｗ）からの支援を受けて実施しました。また本論文の出版にあたっては、東北大学「オープンアクセス推進のためのＡＰＣ支援事業」からの支援を受けました。

＜プレスリリース資料＞

• 本文 ＰＤＦ（５３１ＫＢ）

＜論文タイトル＞

“Hydrothermal conditions enhance electrochemical CO2 reduction reaction: a sustainable path to efficient carbon recycling”

ＤＯＩ：10.1002/adsu.202400489

＜お問い合わせ先＞

• ＜研究に関すること＞

  笘居 高明（トマイ タカアキ）

  東北大学 学際科学フロンティア研究所 教授
  Tel：022-217-5630
  E-mail：takaaki.tomai.e6tohoku.ac.jp

  Alexander Guzman

  産業技術総合研究所 ゼロエミッション国際共同研究センター 主任研究員
  E-mail：alex.guzmanurbinaaist.go.jp

  佐藤 剛史（サトウ タカフミ）

  宇都宮大学 工学部 教授
  Tel：028-689-6159
  E-mail：takafumicc.utsunomiya-u.ac.jp

• ＜ＪＳＴ事業に関すること＞

  東出 学信（ヒガシデ タカノブ）

  科学技術振興機構 創発的研究推進部
  〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
  Tel：03-5214-7276 Fax：03-6268-9413
  E-mail：souhatsu-inquiryjst.go.jp

• ＜報道担当＞

  藤原 英明（フジワラ ヒデアキ）

  東北大学 学際科学フロンティア研究所 企画部 特任准教授
  E-mail：hideakifris.tohoku.ac.jp

  産業技術総合研究所 ブランディング・広報部 報道室

  Tel：029-862-6216
  E-mail：hodo-mlaist.go.jp

  宇都宮大学 企画総務部 企画総務課 広報・渉外係

  Tel：028-649-5201
  E-mail：kkouhoua.utsunomiya-u.ac.jp

  科学技術振興機構 広報課

  〒102-8666 東京都千代田区四番町５番地３
  Tel：03-5214-8404 Fax：03-5214-8432
  E-mail：jstkohojst.go.jp

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