ケミカルループ法で化学原料製造と二酸化炭素再資源化を交互に実現

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2025-04-08 早稲田大学

早稲田大学大学院先進理工学研究科の渡辺光亮氏と関根泰教授らの研究チームは、JX金属株式会社と共同で、インジウム酸化物の表面を他の元素で修飾し、低温でのエチレン製造と二酸化炭素(CO₂)再資源化を交互に行うケミカルループ法を開発しました。この方法では、873K(約600℃)という従来より低い温度で、エタンからエチレンを生成し、その後CO₂を用いて材料表面の酸素を再生しつつ一酸化炭素を生成します。このプロセスは、高温・大型の従来型化学プラントに比べ、低温・小型分散型の化学品製造を可能にし、生成物の分離精製も簡略化できます。

<関連情報>

Ni-Cu合金で修飾したIn2O3上での化学ループによるCO2分解と組み合わせたエタンの酸化的脱水素反応 Oxidative Dehydrogenation of Ethane Combined with CO2 Splitting via Chemical Looping on In2O3 Modified with Ni–Cu Alloy

Kosuke Watanabe,Takuma Higo,Koki Saegusa,Sakura Matsumoto,Hiroshi Sampei,Yuki Isono,Akira Shimojuku,Hideki Furusawa,and Yasushi Sekine
ACA Catalysis  Published: March 26, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acscatal.4c07737

Abstract

ケミカルループ法で化学原料製造と二酸化炭素再資源化を交互に実現

Modified In2O3 has the potential to be a better oxygen storage material due to its readily reducible surface and abundant bulk lattice oxygen released with a marked valence change from In3+ to In0. This work describes that In2O3 modified with a Ni–Cu alloy supports a chemical looping system consisting of oxidative dehydrogenation of ethane and CO2 splitting at the low temperature of 873 K with a large oxygen capacity (>4 wt %). This reaction system is achieved through dynamic changes between Ni–Cu binary alloy and Ni–Cu–In ternary alloy associated with the redox of indium species. Meticulous material screening, characterization, and theoretical calculations have revealed that the Ni–Cu alloy promotes the redox of In2O3 by activating ethane and by incorporating reduced indium species.

0505化学装置及び設備
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