研究テーマ

プラズマとSOECを組み合わせた新規化学プロセス開発

再生可能エネルギー由来の余剰電力の利用方法として、プラズマや固体酸化物型電気分解セル(SOEC)によるCO2還元が注目を浴びていますが,SOECによるCO2還元には触媒が劣化しやすいという問題点があり、プラズマによるCO2還元には逆反応によってCO2が再生成してしまうという問題点があります。そこで我々の研究室ではSOECの表面でプラズマを生成することでこれらの欠点を相互に補完し協奏的にCO2を還元・改質する研究を行っています。また,このハイブリッド反応器をCO2還元以外に応用する研究も行っています。

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プラズマの圧力スイングを用いた新規化学プロセス開発

プラズマによるアンモニア合成における圧力条件について考えた場合,速度論的には低圧,平衡論的には高圧が有利となります。この圧力条件に現れるジレンマを,プラズマ反応器の圧力をスイングすることで克服し,高効率にアンモニアを合成する研究を行っています。また,圧力スイング反応器をアンモニア合成以外に用いる研究も行っています。

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プラズマプロセスを用いたナノカーボン材料合成とその構造制御

一酸化炭素を原料とする低温プラズマCVDでは,カーボンナノファイバー,カーボンナノウォールなど様々な形態のナノカーボン材料を無触媒で合成することが出来ます。更には、炭素材料は電場の方向に配向成長する性質があるため、我々の研究室では,プラズマ中の電場の方向を制御することでナノカーボン材料の形態や成長方向を制御する研究を行っています。また、ナノカーボン材料の表面を原子層堆積法などの方法で修飾することでスーパーキャパシターやバイオセンサーの電極に応用する研究を行っています。

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内燃機関を用いた化学合成

二酸化炭素排出量削減の要求から逆風にさらされている内燃機関ですが,近年のエンジン燃焼制御システムには目覚ましい進展があり,特に燃料直噴型のレシプロエンジン等は高度に制御可能な高温高圧反応器と捉えることが可能です。我々の研究室では,エンジンを用いたナノカーボン材料合成や機能性微粒子合成など,内燃機関の化学反応器としての新しい可能性を探求する研究を行っています。

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その他の主な研究テーマ

  • 振動励起分子を用いた同位体分離に関する研究
  • 水質浄化・放射性廃棄物処理に関する研究
  • プラズマの歯科治療応用に関する研究

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