科学大、高導電性カーボンブラックの大量合成に成功。CO2リサイクル技術を前進

東京科学大学(科学大)は11月28日、CO2を機能性炭素材料に変換する技術を大きく前進させたと発表。プラズマ技術を用いて、約600度でCOから電気伝導性が高いカーボンブラックを大量連続合成することに成功した。カーボンブラックはタイヤなどに利用されているが、今回の手法で合成した炭素材料は電気伝導性が高く、電気化学デバイスの電極材料として利用できるという。

• (左から)反応前の反応器、11時間の連続合成で反応器に蓄積したカーボンブラック、ガス流によってカーボンブラックを反応器から排出させ、反応器を始状態に復帰させた状態。右端は、カーボンブラックを合成中のプラズマが発光している様子

CO2を化学的に分解し、固体炭素材料(カーボンブラック)としてリサイクルする技術は、有望な低炭素技術のひとつとして注目を集めている。

反応の第一段階としてCO2をCOに転換する反応は、吸熱反応であるため比較的温度の高い熱エネルギーの供給が必要。一方、COを炭素に変換する反応(Boudouard反応)は発熱反応であり、平衡論的に反応温度が低くなるほどカーボンブラックの収率が増加することが期待される。

しかし、温度が低くなると反応速度が遅くなることに加え、低温ではグラファイト構造が形成されにくく、望ましい物性を持つカーボンブラックが得られないなど課題が残る。低い温度でも化学反応速度を高く保ち、さらにグラファイト化度が高いカーボンブラックを合成する非熱的な触媒反応の実現が望まれていた。