IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/03

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    笘居高明 Takaaki TOMAI
    教授 Professor
  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    プロセスシステム工学研究部門
    Division of Process and System Engineering
  • 研究キーワード
    Research Keywords

    カーボンニュートラル社会実現に資する物質変換プロセスの開発
    動的な材料界面の理解に基づくナノ材料のマルチスケール構造制御
    高温高圧流体の電気化学の開拓と応用
    Material conversion processes for carbon circulation
    Multi-scale structural control of nanomaterials based on dynamic interfaces
    Development and application of hydrothermal electrochemical process
研究テーマ
Research Subject
カーボンニュートラル社会実現に資するナノ材料・プロセス創成
Creation of nanomaterials and processes for carbon-neutral society

研究の背景 Background

カーボンニュートラル社会の実現に向け、化学産業では、従来の化石資源依存から脱却し、CO2、廃プラスチック、バイオマスなどを原料とした新たな化学製品合成ルートを実現することが求められています。われわれのグループではこの難題に対し、温度・圧力により大胆に溶媒特性を操作できる超臨界流体を反応場として活用した、新しいナノ材料、プロセス、さらにシステムの開発を通じ、解決に取り組んでいます。

To realize carbon-neutral society, the chemical industries must change their traditional system depending on fossil resources and realize a new route to synthesize chemical products from CO2, waste plastics, and biomass. Our aim is to solve this challenge through the development of new nanomaterials and processes, utilizing supercritical fluids as reaction fields.

研究の目標 Outcome

我々は、物質の組成・構造を始め、ナノ粒子の分散・凝集(ポーラス構造)に至る複階層構造を制御したナノ材料開発、さらに、それら材料を利用した低温廃熱や再生可能エネルギーで駆動する革新的物質―エネルギー変換プロセス創成に挑戦しています。また、超臨界・亜臨界流体を反応場として用いた電気化学的物質変換プロセス(ex. 水熱環境における二酸化炭素電解や水電解プロセス)開発を通じ、高温高圧の電気化学系の学理構築も進めています。

We are developing nanomaterials with controlled multi-scale structures, from the composition and crystalline structure to the dispersion/aggregation (porous structure), and innovative material-energy conversion processes, driven by low-temperature waste heat and renewable energy. Furthermore, we are also developing high-temperature, high-pressure electrochemical systems for carbon dioxide electrolysis and water electrolysis. Through these efforts, we aim to contribute to the realization of a sustainable society.

研究図Research Figure

Fig.1. Multi-scale structural control of nanomaterials

Fig.2. Our target: carbon circulation using renewable energy and waste heat.

文献 / Publications

Chemistry of Materials, 33, 7780-7784 (2021). Journal of Colloid and Interface Science, 587, 574-580 (2021). ACS Sustainable Chemistry and Engineering 6, 11502-11510 (2018). Scientific Reports, 4, 3591 (2014). Applied Physics Letters, 100, 233110 (2012).

研究者HP