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所属 |
大学院理工学研究科 物質科学専攻 応用化学コース |
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生年 |
1995年 |
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研究室電話 |
018-889-2752 |
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メールアドレス |
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出身大学院 【 表示 ／ 非表示 】
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2020年04月-2023年03月
京都大学 工学研究科 化学工学専攻 博士後期課程 修了
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2018年04月-2020年03月
京都大学 工学研究科 化学工学専攻 博士前期課程 修了
学位論文 【 表示 ／ 非表示 】
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Development of depolymerization methods of carbonaceous resources utilizing reduction reactions by formic acid
Ren Jie
2023年03月
単著
研究等業績 【 表示 ／ 非表示 】
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Jie Ren, Tomoka Fujita , Hirokazu Okawa , Takahiro Kato
Japanese Journal of Applied Physics ( IOPscience ) 63 ( 03SP47 ) 1 - 8 2024年02月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 単著
Ultrasound can effectively desorb CO2 from dissolved CO2 gas [CO2 (aq)] in solution at low temperatures. In this study, three various classes (primary, secondary, and tertiary) of amine solutions were used as a CO2 absorbent for loading CO2 under 0.1 MPa and 0.5 MPa. The effectiveness of ultrasound irradiation and stirring to desorb CO2 from CO2-loaded amine solution was evaluated at around 25 oC. The ultrasound had better desorption results than stirring for all three amines. Among the three classes of amine, tertiary amine triethanolamine (TEA) with low pKa achieved the highest CO2 desorption ratio of 43.2 % and 61.8 % after CO2 loaded under 0.1 and 0.5 MPa by ultrasound. It was considered that amine with low pKa and strong sterically hindered structure can promote the balance of the rate-determining reaction of H+ transferred from amine cation to HCO3- and form CO2 (aq) after initial CO2 (aq) was desorbed by ultrasound.
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Development of a Novel Mild Depolymerization Method of Coal by Combining Oxygen Oxidation and Formic Acid Reduction Reactions
Jie Ren, Ryuichi Ashida, Motoaki Kawase, Koji Sakai, and Noriyuki Okuyama
ACS OMEGA ( American Chemical Society ) ８ 2531 - 2537 2023年01月 [査読有り]
研究論文（学術雑誌） 国内共著
◆原著論文【 表示 ／ 非表示 】
学術関係受賞 【 表示 ／ 非表示 】
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日本エネルギー学会石炭科学会議優秀賞
2022年10月21日 一般社団法人日本エネルギー学会 空気雰囲気下のギ酸蒸気処理による穏和な条件での石炭の低分子化
受賞者： 任傑
学会等発表 【 表示 ／ 非表示 】
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CO2 desorption using ultrasound at low temperature from CO2-loaded amine solution under pressure conditions
Jie Ren, Tomoka Fujita, Hirokazu Okawa* and Takahiro Kato
The 44 Symposium on Ultrasonic Electronics (Toyama International Conference Center) 2023年11月 - 2023年11月 USE 2023 Organizing Committee Insitute for Ultrasonic Electronics
As the main greenhouse gas, carbon dioxide (CO2) in the atmosphere would rise the global temperature, causing extreme weather and disasters. To reduce the concentration of atmospheric CO2 and achieve the “carbon-neutral” goal, CCS (carbon dioxide capture and storage) technology which could recover pure CO2 selectively from the exhaust gas of power plants and store it underground was gathering more attention. The chemical absorption method using amine solution as CO2 absorbent is mainly applied for CO2 recovery from exhaust gas in CCS process for low cost. Conventional chemical absorption method chose monoethanolamine (MEA) as the absorbent 1). Reaction formulas of CO2 absorption in MEA solution are shown below:
2RNH2 + CO2 → RNH3+ + RNHCOO- (1)
RNH2 + CO2 +H2O → RNH3+ + HCO3- (2)
(R: C2H5O, RNH2: MEA)
CO2 is absorbed as both carbamate ion (RNHCOO-) and bicarbonate ion (HCO3-). The CO2 absorption rate and capacity are high for MEA, however, high temperature (> 110 oC) is necessary for desorbing the absorbed CO2 from 4.9 M of MEA solution 2), which resulted in approximately 70-80 % of the operating cost for a CCS process 3), and more CO2 generation for producing the extra heat energy. Therefore, a new method that could desorb CO2 from CO2-absorbed amine solution at low temperature must be developed.
In this research, desorbing CO2 from CO2-absorbed amine solution by ultrasound at low temperature (20-25 oC) was studied. Ultrasound can desorb CO2 (aq) as CO2 (g) from amine solution from our previous studies4). Thus, increasing the CO2 (aq) state in CO2-absorbed amine solution can enhance the CO2 desorption efficiency of ultrasound. The equilibrium equation of CO2 in solution is shown below:
HCO3- + H+→ H2CO3 → CO2 (aq) + H2O (3)
HCO3- can transform to CO2 (aq) easily by changing the solution pH, and when pH < 8.2, CO2 (aq) would be the main species of CO2 in solution 5). Thus, increasing the bicarbonate ion concentration and reducing the solution pH was effective for increasing CO2 (aq) in solution, and then CO2 (g) can be desorbed continuously under ultrasound.
Tertiary amine, which only forms bicarbonate ion during CO2 absorption, was chosen as the candidate sorbent in this research. The CO2 absorption reaction formula of tertiary amine is shown below:
R1R2R3N + CO2 +H2O → R1R2R3NH+ + HCO3- (4)
To decrease solution pH for increasing the state of CO2 (aq) after CO2 absorption, a tertiary amine, triethanolamine (TEA), which has low pKa (7.85) was chosen. Moreover, CO2 absorption under CO2 pressure conditions of 0.1 and 0.5 MPa was applied to increase the CO2 absorption amount to reduce the solution pH after absorption. And then, the CO2 desorption ability of both MEA and TEA solution under low temperatures by ultrasound or stirring was evaluated and compared. To decide the best conditions for ultrasound CO2 desorption, the relationships between ultrasound output power and CO2 desorption amount were investigated. The desorption results were investigated when reached ultrasound power was 17 W in amine solution measured by calorimetric method here, and more detailed information will be shown in the presentation. -
ギ酸を用いた温和な条件での石炭の低分子化法の開発
任 傑、蘆田 隆一、河瀬 元明、堺 康爾、奥山 憲幸
資源・素材2023（松山） (愛媛大学 城北キャンパス) 2023年09月 - 2023年09月 一般社団法人 資源・素材学会
コークスなどの炭素材料原料である高品位石炭（瀝青炭）の枯渇が見込みため、将来的に可採埋蔵量が豊富な低品位石炭（亜瀝青炭、褐炭）の有効利用が望まれる。一方、低品位石炭は低分子量成分が乏しい、熱軟化溶融性がほぼ示せないため、炭素材料原料として利用できない。石炭を燃料用途のみならず，付加価値高い炭素材料の原料として有効利用するためには，石炭の低分子化が鍵となる。従来の石炭低分子法では、高温高圧など過酷な条件を採用に伴いエネルギーと設備のコストが莫大になるため、温和な条件での石炭の低分子化法の開発が望まれている。
本研究では、温和な条件でも石炭へ水素ラジカルを提供するギ酸（HCOOH）を利用した石炭の低分子化法を初めて提案し、その有効性を実証した。60 ℃-,1 atmの条件で石炭元来ラジカルを安定化させ、熱処理時ラジカルの架橋反応による高分子化を阻止することにより、石炭の熱軟化溶融性と作製したコークスの強度は共に増加した。また、90 ℃-,1 atmの条件で空気酸化反応による石炭分子の化学結合の切断と、ギ酸による石炭ラジカルの安定化を組合せた処理法により、石炭の低分子量成分は29 wt.％に増加することに成功した。 -
空気雰囲気下のギ酸蒸気処理による 穏和な条件での石炭の低分子化
任傑、蘆田隆一、河瀬元明、堺康爾、奥山憲之
第59回石炭科学会議 (札幌) 2022年10月 - 2022年10月 日本エネルギー学会
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Depolymerization of Coal Under Mild Conditions Via Redox Reactions by Oxygen and Formic Acid
Jie Ren, Ryuichi Ashida, Motoaki Kawase, Koji Sakai, Noriyuki Okuyama
Pittsburgh Coal Conference 2022 (Online) 2022年09月 - 2022年09月 University of Pittsburgh