2001 Fiscal Year Annual Research Report
水素の関与する吸・発熱反応のためのプレート型触媒反応器の開発
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13126221
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
五十嵐 哲 工学院大学, 工学部, 教授 (90005538)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福原 長寿 八戸工業大学, 工学部, 助教授 (30199260)
飯田 肇 工学院大学, 工学部, 助手 (60327723)
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| Keywords | 触媒分子反応工学 / 水蒸気改質反応 / 水性ガスシフト反応 / プレート型触媒反応器 / 触媒反応場 |
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| Research Abstract |
天然ガスやナフサの水蒸気改質のためにステンレス基板上に触媒成分を付着させたプレート型触媒反応器の開発,またメタノールの水蒸気改質および改質ガスからのCO除去のための水性ガスシフト反応のためにアルミニウム基板上に触媒成分を付着させたプレート型触媒反応器の開発を行った。さらに,熱伝達機能と分離機能を併せもつ反応場の創出を目的として,水素の移動を可能とする触媒反応器についてのシミュレーションを行った。
まず,n-C_4H_<10>の水蒸気改質のために,高温焼成によって表面にアルミニウムが偏析してAl_2O_3層が生じるステンレス基板上に,プレート型Ru/ZrO_2触媒を担持する際のステンレス基板の前処理温度がアルミニウムの偏析に与える影響およびRu/ZrO_2触媒を含むウォッシュ・コート溶液に加える添加剤が表面状態や付着量に与える影響を定量的に評価した。また,プレート型触媒の性能評価のために,パルス反応法が少量の触媒量で簡便かつ迅速に触媒性能を把握できることを見い出した。
つぎに,無電解めっきで触媒成分をアルミニウム基板上に付着させた種々のプレート型触媒を調製し,メタノール-水蒸気反応と水性ガスシフト反応に対する触媒性能を調べたところ,Cu・Fe/Zn触媒の活性と選択性が高く,また空気を流して酸化処理することで活性が向上し,H_2の生成量が増加することが明らかとなった。
さらに,内管がPd-Ag膜からなり,外管で粒状触媒によるエチルベンゼンの脱水素反応が進行し,内管をスイープガスが並流方向に流れているメンブレンリアクターについて,軸方向と半径方向の物質移動と熱移動を同時に考慮した解析を行ない,反応器内の各成分濃度と反応温度について,合理的なシミュレーション結果を得た。
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