低エネルギー放電を用いた天然ガスからの水素エネルギーと高機能炭素の併産プロセス

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14703020
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 関根 泰 早稲田大学, 理工学部, 助手 (20302771)
• Keywords: 低エネルギー放電 / 水素製造 / PEMFC / ガソリン / アルコール / アルカン

Research Abstract

水素は、PEFCなどへの需要が高まっているが、既存の触媒改質技術による天然ガス、石油、アルコールなどからの水素製造プロセスおいては、反応温度の高さ、高価な触媒、劣化及び炭素析出による閉塞、始動や応答の遅さなど、数多くの問題が山積している。我々はこれまでに、低エネルギーDCパルス放電を用いた天然ガスや石油、アルコールなどの水蒸気改質が非常に高効率で進行し、上記問題点をすべてクリアすることが可能なことを見出してきた。本年度は種々の水素源への応用結果とその効率について検討し報告する。
実験は固定床流通反応器を用いて反応を行った。液体燃料を連続的に供給し、水素へと転換、後段でCO除去を行った後PEMFCへと供給するシステム化も同時に検討した。
各種燃料を供給し、同一エネルギー(2mA)を印加したときの出口ガス組成を比較検討した結果、天然ガス、LPG、ガソリン、メタノール、エタノールといった各種燃料において、量論比での混合下、効率よく水素へと転換が可能なこともわかった。また、そのときの効率を算出したところ、放電効率は最大で8割程度となり、触媒系などに比べても高い効率を示した。今後これらの技術を応用することで、コンパクトで応答のよい水素製造装置を、安価に提供することが可能になる。
一方で、効率向上及び新規プロセス開発のために、新しい電源の開発と反応への適用、CO_2フリーな系への適用についても検討を行った。新電源については、DCとACとの比較を行い、ACでは効率向上が難しいことがわかった。CO_2フリーな系については、炭素析出量の増加が課題であり、次年度の検討課題となる。

Research Products

• [Publications] S.Kado, Y.Sekine: "Direct Conversion of Methane to Acetylene or Syngas"Fuel. (in press). (2003)
• [Publications] S.Kado, Y.Sekine: "Direct Conversion of Methane using Non-equilibrium Prasma"Thermal Science and Engineering. (in press). (2003)
• [Publications] 関根 泰: "低エネルギー放電を用いた水素製造プロセス"機能材料. 4. 57-67 (2003)
• [Publications] K.Tomishige, Y.Sekine: "Methane Reforming with Carbon Dioxide and Oxygen"ACS Books, CO_2 conversion & Utilization. 809. 303-315 (2002)
• [Publications] K.Tomishige, Y.Sekine: "Comparative study between fluidized bed and fied bed"Applied Catalysis A : General. 223. 225-238 (2002)