在400-500℃下高效循环利用二氧化碳的技术开发成功！

Original 前沿研发信息介绍平台 AIpatent 前沿研发信息介绍平台 2022-06-12

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摘要：为了在2050年实现碳中和社会，能够容易地循环利用二氧化碳的技术备受期待。然而，循环利用二氧化碳需要700℃以上的高温条件，此外即使满足该条件，还面临反应效率低的问题。本次，日本的研究小组通过使用一种由钴元素和铟元素组合而成的新型材料，成功在400～500℃（远低于现有的二氧化碳循环利用温度）的低温下使80%以上的二氧化碳发生反应。此外，反应速度也可以充分满足工业要求（1kg材料每天可转换17.7kg的二氧化碳）。本研究成果或将推动二氧化碳循环利用的社会实施。

关键字：二氧化碳的高效循环利用、一氧化碳的制取、化学循环、新型材料、碳中和社会

要点

为在2050年实现碳中和社会，能够容易地循环利用二氧化碳的技术备受期待。
使用新型材料，成功在400～500℃（远低于现有的二氧化碳循环利用温度）的低温下使80%以上的二氧化碳发生反应，并对其进行了循环利用。
反应速度快，能够充分满足工业要求。

研究背景

二氧化碳循环利用是实现2050年碳中和社会的王牌之一。回收二氧化碳以及使其反应并循环利用是十分困难的技术。尤其是在利用二氧化碳制取一氧化碳（重要的化学原料）时，过去需要700℃以上的严苛条件。此外，即使达到了这样的条件，也难以高效地进行反应，并且高温对材料的选择等有各种限制。

本研究的新目标与新发现

研究小组认为，关于难以在高温下利用二氧化碳制取一氧化碳的问题，无法通过传统方法来解决。因此，该研究小组计划采用一种新方法来解决该问题，即通过使用独创的材料来实现更高的性能和更低的温度。

经系统研究各种材料后发现，使用钴对氧化铟进行修饰而制成的新型材料获得了优异的结果。与现有方法所必需的700℃以上的条件相比，该材料在400～500℃的低温下能够使80％以上的二氧化碳发生反应，表现出划时代的性能，同时反应速度也可以充分满足工业要求（1kg材料每天可转换17.7kg的二氧化碳）。此外，通过大型同步辐射设施SPring-8等先进光谱技术阐明了反应机制。

通过化学循环对二氧化碳进行再利用的示意图

新开发的方法

本次，研究小组1、设计了一种用于划分反应场（化学循环）的方法；2、制作出用于该方法的优质材料；3、利用先进的光谱技术等分析了该材料的反应机制，并通过PDCA循环提高了该材料的性能。

研究的效果及社会影响

为实现碳中和，摆脱化石资源的利用，通过循环利用二氧化碳来合成物质和燃料的技术开发刻不容缓。在全球正在进行的众多相关研究中，本研究实现了更高的性能和更低的温度，今后或将推动二氧化碳循环利用的社会实施。

该方法实现了大幅超越现有化学反应热力学平衡（实线）的低温和高性能

今后的课题

由于划分反应场（化学循环）的方法在工业界还不是很成熟，因此今后需要在实际运用的过程中发现并解决问题。具体而言，将讨论如何抑制因重复反应循环而导致的材料粉化和劣化等问题。

翻译：李释云

审校：贾陆叶

李涵

统稿：李淑珊