2001 Fiscal Year Annual Research Report
環境浄化/物質変換を同時に行う新規な電気化学メンブレンリアクターシステムの構築
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13355032
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
三浦 則雄 九州大学, 先端科学技術共同研究センター, 教授 (70128099)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石原 達巳 大分大学, 工学部, 助教授 (80184555)
山添 昇 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (40037817)
寺岡 靖剛 九州大学, 大学院・総合理工学研究院, 教授 (70163904)
瀬戸口 稔彦 三菱重工業(株), 長崎研究所, 主任
正宝 敏貴 麻生セメント(株), 中央研究所, 研究員
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| Keywords | 混合導電体 / ペロブスカイト / メンブレンリアクタ / 酸素透過膜 / 環境浄化 / メタン部分酸化 / NO_x分解 |
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| Research Abstract |
本研究では、酸素選択透過性混合導電体膜をメンブレンリアクタとして複数段で用いることにより、高温廃熱を有効利用した環境浄化/物質変換のための電気化学システムを新たに構築することを目指して、各工程の詳細な検討や材料の探索を行い、以下のような結果を得た。
1)Ba系ペロブスカイトの酸素透過能について検討したところ、BサイトのCoをFeで置換し、さらにAサイトのBaをYやYbなどのイオン半径の小さな希土類金属で部分置換すれば、低温でも酸素透過能を発現できることを見出した。2)La-Sr-Co系ペロブスカイト多孔質支持体と緻密膜の作製を検討したところ、逆均一沈殿法を用いることにより、組織が均一で微細孔を有する支持体が得られることがわかった。また、カーボンの添加および焼成過程雰囲気の制御によって、高温焼成でも多孔質支持体の作製が可能になった。3)NO除去メンブレンリアクタ用混合導電体膜の特性改善について検討したところ、膜表面,特に低酸素分圧側への触媒の塗布により酸素透過速度が向上すること、および耐還元性が期待されるアルカリ土類(Sr, Ba)とFeを組合わせたペロブスカイトが、かなり高い酸素透過能を示すことを見出した。4)LaおよびSrを添加したLa-Ga系酸化物の酸素透過特性に及ぼす表面酸素解離触媒の影響を検討したところ、透過速度は触媒に強く影響され、酸素解離触媒としてはLa-Sr-Co系酸化物、メタン部分酸化触媒としてはNiが最も適することがわかった。また、イオンブロッキング法による測定結果より、酸素の透過速度は表面触媒性能の向上により、更に向上できる可能性が示唆された。5)La-Sr-Mn系ペロブスカイトを用いて、押出成形法により混合導電体支持管の作製を試みたところ、内径7mm、外径11mmの多孔質支持管を得ることができた。
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[Publications] Kazuya Kinoshita: "Influence of A-Site Partial Substitution for BaCo0.7Fe0.3O3 Oxide on Perovskite Structure and Oxygen Permeability"Chemistry Letters. (印刷中). (2002)
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[Publications] Kazuya Kinoshita: "High Temperature PTC Thermistor Using Ba Cobaltite"Chemistry Letters. (印刷中). (2002)
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[Publications] H.Kusaba: "Temperature-swing based oxygen enrichment by using perovskite-type oxies"The Journal of Materials Science Letters. (印刷中). (2002)
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[Publications] H.Kusaba: "Oxygen-sorptive and -desorptive properties of perovskite-related oxides under temperature-swing conditions for oxygen enrichment"Solid State Ionics. (印刷中). (2002)
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[Publications] 寺岡靖剛: "酸素イオンと電子を運ぶ酸化物混合導電体-省エネルギー型酸素選択透過膜としての展開"化学. 56・12. 68-69 (2001)
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[Publications] Y.Teraoka: "Catalytic effects in oxygen permeation through mixed-conductive LSCF perovskite membranes"Solid State Ionics. (2002)
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[Publications] 石原達己: "Fe, Sr添加LaGaO3系酸化物を酸素分離膜に用いた膜型反応器によるCH_4部分酸化反応"J.Japan Petroleum Institute. 45. 32-38 (2002)
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[Publications] Y.Tsuruta: "Mixed Electronic-oxide Conductor or Fe doped La(Sr)GaO_3 Perovskite Oxide for Oxygen Permeating Membrane"Electrochem. & Solid-State Lett.. 4・3. 13-15 (2001)
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[Publications] T.Ishihara: "La(Sr)Ga(Fe)O_3 Perovskite Oxide As a New Mixed Conductor For An Oxygen Separating Membrane"Ionics and Mixed Conducting Ceramics, Electrochemical Society. (印刷中). (2002)
