（発表日:2024年11月21日）

プラズマで生成した水素原子による「メタネーション反応」の低温活性化に成功
－低炭素社会の早期実現に資する新たな電化技術として期待－

【ポイント】
○非平衡プラズマによって水素原子を生成し、触媒反応に作用させることで、二酸化炭素（CO2）をメタン（CH4）に転換するメタネーション反応の低温化を実現
○CO2をリサイクルして活用する低炭素社会の早期実現に資する技術と期待

【概要】
東京科学大学（Science Tokyo）（*）工学院機械系の野崎智洋教授、キム・デヨン（Kim Dae-Yeong）助教、大阪大学大学院工学研究科の古川森也教授、北海道大学触媒科学研究所の高草木達教授らの研究グループは、低温で非貴金属触媒（Ni/Al2O3）の触媒活性を高め、二酸化炭素（CO2）をメタン（CH4）に転換するプラズマ触媒反応系を実現し、その反応機構を解明しました。

CO2をCH4に変換する「メタネーション」は発熱反応であり、平衡論的には低温ほど反応が進み有利です。一方、安定なC=O結合を解離して反応を進める（解離する方向の反応速度を高める）ためには、大きなエネルギー障壁を克服する必要があり、必然的に高温の熱エネルギーが要求されます。このような最適温度の矛盾は多くの化学反応システムで散見され、熱化学的に（高温にする、あるいは低温にするといった熱依存的な方法で）克服することは困難です。これに対して本研究グループは、非平衡プラズマによって水素原子を利用する低温プロセスに着目しました。非平衡プラズマは、高い電子温度（数万度）と低いガス温度（室温程度）を有していることが特長で、低温プラズマとも呼ばれています。振動励起CO2とともに水素原子を低温で同時に生成できる非平衡プラズマを触媒反応に作用させることで、新たな低温化学反応システムを構築し、熱依存型の従来システムと比較して低温でのメタネーションを実現しました。

この反応は、メタネーションだけでなく、フィッシャー・トロプシュ法（用語1）による燃料合成やハーバー・ボッシュ法（用語2）によるアンモニア合成など幅広い分野に応用することが可能なことから、再生可能エネルギー利用とプロセス電化の促進による低炭素社会の早期実現に資する技術と期待されます。

本研究成果は、2024年11月18日発行のJACS Auに掲載されました。

＊2024年10月1日に東京医科歯科大学と東京工業大学が統合し、東京科学大学（Science Tokyo）となりました。

《本プレスリリースの詳細は、以下のURLをご確認ください。》
https://www.isct.ac.jp/ja/news/51htt5bha9d9