CO2を燃料に変換する新手法で研究速度10倍向上：合成燃料の謎を解明する10の実験

TokyoEmpaの研究者たちは、CO₂電解実験を10倍速く行える自動化システムを開発しました。この新しいシステムにより、彼らは触媒、電極、反応条件をより迅速に研究することが可能になりました。

科学者たちはこのプロセスのためにリアクターという小型の装置を使用しています。彼らの装置は10個のリアクターで構成されています。それぞれのリアクターには、さまざまなガスや液体のアウトレットや計測器が接続されており、それらの部品は以下の項目を測定しています。

圧力、温度、ガスの流れ、液体および気体の反応生成物についてのリストです。

エンパとポール・シェラー研究所（PSI）の研究者たちは、初めての試みとしてCO₂を電解する新しいシステムを開発しました。この研究はSynFuels プロジェクトの一環であり、チームはその設計とソフトウェアをNature Catalysis誌で公表しました。彼らの目的は、CO₂を合成燃料に変換する効果的な方法を迅速に見つけ出すことです。

通常の内燃機関では、燃料が燃焼して水やCO₂、エネルギーを生成します。理論的には、この反応を逆にしてCO₂を再び合成燃料に変えることが、再生可能エネルギーを用いることで可能です。しかし、この過程は複雑な反応を伴い、目的の燃料だけでなく20を超えるさまざまな物質が生成されます。そのため、適切な触媒や条件を見つけることが困難です。

新しいシステムは、この問題を解決するために高品質のデータを大量に生成します。このデータは正確なタイミングで自動収集されます。研究者たちは市場に適切なツールが不足しているという課題に直面しました。そこで、アジレント・テクノロジーと協力して、世界初のオンライン液体クロマトグラフィー装置を開発しました。この装置は、CO₂電解中に液体反応生成物をリアルタイムで測定します。

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研究者たちは実験のスピードを上げ、大量のデータを生成しました。そのデータを効率的に管理するために、彼らはデータ解析用のフリーソフトウェアを開発しました。また、そのデータを他の科学者たちと共有することで、新たな発見を早める計画も立てています。

研究データは、多くの場合、結果が発表された後に保管されたままとなり、効率的ではありません。Empa、PSI、およびETHチューリッヒが共同で進めるプロジェクトPREMISEは、この問題に対処することを目指しています。このプロジェクトは、研究データを保存し共有するための標準的な方法を作成することを目指しています。

研究者たちは互いのデータから利益を得ることができます。この協力体制は、持続可能な化学を目指す国家能力センター研究（NCCR）カタリシスにとって重要です。この革新的なCO₂電解システムは、この重要な国家プロジェクトにおいて重要な役割を果たすでしょう。

Empaの研究者たちは、システムの改良を進めています。ハードウェアとソフトウェアの両方を強化する予定です。新しいデータと知識を他のスイスの研究機関と共有することで、環境に優しい合成燃料の開発に役立てたいと考えています。

研究者たちは、自分たちの研究が今後のエネルギーソリューションに大きな影響を与えると考えています。彼らのツールとデータをオープンに共有することは計画の不可欠な部分です。他の研究者たちも同様に情報を共有し、この分野の進展を加速させることを望んでいます。