Theory and practice of an innovative reaction process for recovering resource from industrial emissions CO2, which is developed by a novel methanation system operated at a room temperature
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20H00642
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
福原 長寿 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 芳海 静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959)
武田 和宏 静岡大学, 工学部, 准教授 (60274502)
立川 雄也 九州大学, 工学研究院, 助教 (70587857)
渡部 綾 静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
小倉 鉄平 関西学院大学, 工学部, 教授 (90552000)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥44,980,000 (Direct Cost: ¥34,600,000、Indirect Cost: ¥10,380,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2021: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2020: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
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| Keywords | CO2資源化 / メタン化反応 / 構造体触媒 / オートメタネーション / ドライ改質反応 / 合成ガス / メタネーション / ドライリフォーミング / 構造体触媒システム / 自動メタン化 / ＣＣＵ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、産業プロセスから排出されるCO2ガスを触媒材料で化学的に変換し、その削減と資源化を図るCCU型触媒プロセスを構築する。具体的には、排出ガスを模擬した混合ガス（CO2＋空気）からメタン化反応でCH4を製造し、ドライ改質反応でそのCH4を合成ガス（CO+H2）に変換する。さらに、合成ガスから有用化学品（アルコールや低級炭化水素）を製造する触媒プロセスを開拓する。研究ポイントは、通常250～300℃を要するメタン化反応を室温域で作動または起動すること、ドライ改質に対して炭素析出耐性の高い触媒材料を開発すること、有用化学品の合成反応を高効率で実施する触媒反応システムを構築することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ｒ３年度に製作したラボレベルのメタン化＋ドライ改質の連結型反応装置を活用し、以下の項目について研究推進を図った。その結果、以下の成果を得ることができた。
１．産業プロセスから排出される実際の排ガスを用い、構築した装置のメタン化処理能力を評価した。具体的には、セメント工場内ロータリーキルンからの実排出ガスと市販の小型発電機エンジンからの実排出ガスの両方を用い、CO2を分離濃縮することなくそのまま（O2共存のまま）で、ガス中CO2を効率的にCH4に変換した。
２．上記システムに関した熱力学的観点からのエクセルギー評価を実施したところ、通常の触媒充填型反応システムと比較し、本装置のメタン化特性は充分な優位性をもつこと、特にO2共存ありの場合はその特性がより優位になることが明らかとなった。
３．製作したラボレベルのドライ改質装置を用い、大供給量（1L/min以上）における開発Ni系構造体触媒の長期耐久性を評価した。無電解めっき時のめっき時間の変化や下地層への第二成分添加は効果的であり、寿命の長い触媒システムを構築することができた。また、耐久性のあるNi系構造体触媒について、物理化学的な物性測定（表面構造、元素分布状態、電子的な特性など）を実施し、触媒の長期耐久性と高性能化についての情報を得た。
４．FT反応による合成ガスからの有用化合物の製造システムについて、FT反応のための最適な触媒成分を探索した。その結果、鉄族系元素の有効性を明らかにし、最適な触媒担体を選定した。また、その触媒系の構造体触媒化に成功し、高圧条件下での反応特性を調査した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(57 results)
