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October 22, 2016

ナノ技術を応用した触媒の働きにより、二酸化炭素の水溶液から、純度63%のエタノールが生成

「二酸化炭素をエタノールに変える方法」を偶然発見 応用例などに期待 米大学 オークリッジ米国立研究所で、二酸化炭素をエタノールに変える方法が「偶然」見つかった。反応は低コスト・常温で起こすことができ、太陽光発電で余った電気を液体燃料化して保存しやすくする応用例などが期待されている。 米国エネルギー省所属のオークリッジ国立研究所(ORNL)で、ナノサイズの尖った炭素と銅を触媒として利用し、二酸化炭素をエタノールに変える電気化学プロセスが開発された。 研究者たちは銅のナノ粒子(以下の画像で球状に見えるもの)をナノサイズの炭素の突起に組み込んでつくった触媒によって、二酸化炭素をエタノールに変えた。具体的には、炭素、銅、窒素でつくった触媒を使用し、電圧をかけて複雑な化学反応を起こすことで、燃焼過程を本質的に逆転させたのだ。この触媒の助けを借りることによって、二酸化炭素の液体が水に溶け、エタノールに変化した(産生率は63パーセント)。 「この材料からこうした変化が起こることに気づいたのは偶然でした」と、『ChemistrySelect』に掲載された研究論文の主執筆者であるORNLのアダム・ロンディナンはリリースで述べている。 「わたしたちは、燃焼の廃棄物である二酸化炭素を取り出し、この燃焼反応を、非常に高い選択性で有益な燃料へと戻すという研究をしています。エタノールができたのは驚きでした。ひとつの触媒で二酸化炭素をエタノールに直接変えることは非常に困難だからです」 この方法では、プラチナのような高価な金属やレアメタルを使用する必要がない。こうした金属を使用する方法はコストがかかりすぎて費用面で実行可能性が低い。 「一般的な材料を使用しながらもそれらをナノテクノロジーで加工することで、副反応を制限し、求めている物だけを得る方法を突き止めました」とロンディナンは言う。 この方法が、低コストの材料を利用することと、常温で動作するという事実を考えると、その可能性は大きく広がると研究者たちは確信している。例えばこのプロセスを利用すれば、風力発電や太陽光発電で余った電気を液体燃料として保管できるかもしれない。 なお、この触媒がほかとは違って有効な理由は、銅のナノ粒子がナノサイズの炭素の突起に組み込まれているというナノスケールの構造にある。研究者たちによる最初の分析では、触媒の表面が突起で覆われているため、多数の場所で反応が起こることができ、それが最終的に二酸化炭素がエタノールに変わるうえで役立ったのだろうと考えられている。

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 現在の機械構造材料の最大のネックは摺動面。
いくら機械的特性(材料強度・硬さ)が高くても、材料というものは摩擦に弱い。
そのため潤滑油が存在する。しかしながら、それでも弱いので
コーティングをする。
しかし、日立金属が開発した自己潤滑性冷間ダイス鋼SLD-MAGICは
コーティングレスで摩擦に強いことが特徴。そのメカニズムは
潤滑油と特殊鋼が相互作用を起こし、グラファイト層間化合物
(GIC)という高性能な潤滑物質を作るためであることが、日立金属技報
2017で公表された(炭素結晶の競合モデル;CCSCモデル)。
 これにより機械設計は小型化され、摩擦損失と軽量化の同時
解決が見込まれ、自動車の燃費向上に大いに寄与することが期待
されている。

Posted by: トライボシステム展望 | April 22, 2017 at 11:14 PM

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