2018 Fiscal Year Annual Research Report
Passive production of hydrogen using a packed bed of combined porous catalyst particles
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16K06110
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
奥山 邦人 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60204153)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 複合多孔質粒子充填層 / 毛管力 / 触媒反応器 / 気液二相流 / パッシブ型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔質のもつ多様な機能（毛管力, 熱伝達・物質移動促進機能, 触媒担持機能）を利用して、熱源からの熱のみにより, 液体燃料から水素を発生させるパッシブプロセスにおいて、燃料の予熱、気化、反応の各段階に適した物性の異なる多孔質粒子を反応器内に積層設置することにより、各要素プロセスの制御性とプロセス全体の効率を向上させ、効率よく水素を得るための充填層内の熱流体現象の解明と反応器設計の指針を得ることを目的として研究を行った。
下端を試料液に浸し上部を加熱した多孔質粒子充填反応管の上方から順に(a)液体予熱域,(b)蒸発域,(c)乾燥域（反応域）の3領域が形成し、増進された毛管力により上向きの気液定常流が誘起される加熱条件を実験及び理論により調べ（1年目）、加熱区間のみ粒径が大きい(毛管力が小さく透過係数の大きい)粒子を充填すると蒸気の圧力による乾燥域の過剰な拡がりが抑制され、蒸気生成速度の広い範囲で加熱により制御できることを、反応を伴わない蒸発系について実験的に確認した（2年目）。
3年目(平成30年度)は、上記の結果を踏まえ、メタノールの水素生成反応系について、毛管力の大きい小さな粒子を加熱区間の一部まで入り込むように配置した複合多孔質粒子層を用いることにより、蒸発域の長さが加熱量によって変化しにくく、加熱量の増加とともに蒸気生成速度を増加させることができること、流量増加による反応収率の低下が生じにくいこと、収率向上には反応管に占める加熱区間長さを到達温度と反応距離の観点で大きくとる必要があること、反応管からの熱損失が収率に大きく影響することなどを理論モデル計算から明らかにした。充填層内軸方向温度分布の詳細な測定と生成ガス分析を伴う実験からも同様の傾向を確認した。
以上により、複合多孔質粒子層の有効性を確認し、反応器設計の基本的指針を得ることができた。
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Research Products
(2 results)
