2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced resource utilization process of carbon dioxide by NH3 decomposition + non-equilibrium structured catalyst system
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16K14045
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
福原 長寿 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡部 綾 静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 触媒・化学プロセス / 温室効果ガス削減 / 再生可能エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、各種の産業プロセス排出のCO2の削減と資源化を目的に、再生可能エネルギーを想定したアンモニアNH3の分解反応で製造する水素H2と、プロセス排出の二酸化炭素CO2とのメタン化反応でCH4を製造し、得られたCH4をCO2でドライ改質して合成ガスを製造するプロセスを開拓する。最終年度となる平成30年度では、これまでに開発したアンモニア分解用やメタン化用、ドライ改質用の構造体触媒を総括した機能性と触媒物性との関連性評価を行ない、提案する反応システムの特性評価と設計指針を検討した。具体的な研究成果を以下に示す。
１．NH3分解用構造体触媒：KとCs元素を添加したスパイラル形Ru/CeO2触媒が目的反応システムの構築において利点があること、触媒調製ではRuとCsの共沈法が表面細孔の閉塞を回避して高い分解機能を示すことが明らかとなった。
２．CO2のメタン化用構造体触媒：スパイラル形Ni/CeO2触媒を用いて３段連結型反応システムを構築し、生成水の除去効果を調査した。その結果、生成水の除去はメタン化反応の加速と温度制御に優れ、システム能力を高めることが明らかになった。
３．CH4とCO2のドライ改質用構造体触媒：スパイラル形Ni/Al2O3系構造体触媒を製作し、原料ガスの物質移動と熱移動の加速効果を調査したところ、反応場への熱供給の促進でドライ改質特性が向上した。また、炭素析出抑制にも効果を示した。
４．膜分離型反応システムの評価：これまでのスパイラル形構造体触媒で得られた知見を活用し、水素分離膜を介して組み合わせた脱水素・水素化反応システム評価のための数値シミュレーターを開発した。解析の結果から、提案する組み合わせシステムは反応の効率化に優れ、また熱力学的にも利点を有することが判明した。また、産業排出CO2ガス量を想定した操作条件でのシステム特性も評価し、設計指針を得ることができた。
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