2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on hydrogen generation mechanism and energy recovery from metal aluminum in municipal solid waste incineration residues
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16H04438
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
島岡 隆行 九州大学, 工学研究院, 教授 (80202109)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 裕文 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60325511)
小宮 哲平 九州大学, 工学研究院, 助教 (20457451)
サファルザデ アミルホマユン 九州大学, 工学研究院, 特任准教授 (00727381)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 廃棄物 / 都市ごみ / 焼却灰 / 金属アルミニウム / 水素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
都市ごみ焼却灰と水を混合し、発生した水素ガスを回収し、エネルギー源として有効利用するためには、短時間で、大量の水素ガスを発生させることが求められる。
水素ガス発生促進方法として、溶媒のpHの上昇に着目し、純水に水酸化ナトリウムを添加し（1 mol/L）、20日間の水素ガス発生量（＝水素ガス発生速度）を測定した結果、①粒径4.75 mm以上の焼却灰を除き、焼却灰からの水素ガス発生量は大幅に増加すること、②その増加率は、溶媒が純水の場合において粒径0.85 mm以下の焼却灰に比べて水素ガス発生量が少なかった粒径0.85-4.75 mmの焼却灰において特に高いこと、③粒径0.85-4.75 mmの焼却灰からの水素ガス発生量は粒径0.85 mm以下の焼却灰と同等以上に達することが示された。
水素ガス発生促進方法として、有効利用されていない金属アルミニウム（清掃工場の焼却炉のストーカの隙間から垂下していた溶融金属アルミニウム凝固体）の添加を試みた結果、①金属アルミニウムの添加率が10 %以上、かつ溶媒が水酸化ナトリウム水溶液（1 mol/L）の場合、水素ガス発生量は100 m3/t-ash以上に達すること、②金属アルミニウムの反応効率は添加率を10%以上に上げると低下することが示された。
水素ガス発生反応の化学反応式を明らかにするために地球科学平衡計算を行った結果、反応のほぼ全てが化学反応式「Al + 3H2O + OH- -> 1.5H2 + Al(OH)4-」に因ることが明らかにされた。また、反応速度式（アレニウスの式）の活性化エネルギーは、50.2 kJ/molであることが示された。
実用化においては、焼却灰の粒度調整並びに金属アルミニウムの添加により水素ガス発生量の増大を図り、かつ水酸化ナトリウムの添加により水素ガス発生速度の増加を図ることが有効と考えられた。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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