2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of rotating disc micro-reactor for efficient hydrogen production from polycyclic aromatic molecules
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16K14470
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
渡部 綾 静岡大学, 工学部, 助教 (80548884)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福原 長寿 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 物質拡散 / 回転ディスク / ニッケル成分 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，物質拡散性を反応場自体の機械的回転で促進した回転ディスク型リアクターを創製し，水素製造反応へ適用するものである。前年度は，金属基板上に構築したNi系触媒のナフタレン水蒸気改質(NSR)特性を調査し，比較的高い反応性を示すことを見出した。本年度は，Ni系触媒のNSR特性把握や回転ディスク化について検討した。反応の経時変化を検討した結果，反応初期では高い転化率を示すものの，劣化が進行して触媒上に炭素が析出することが判明した。本研究は，微小空間場において触媒の回転ディスク化が反応性に及ぼす影響を検証するものであり，炭素析出が進行する系はディスク同士の衝突が生じうるためNSRは不向きである。そこで，水素製造において重要な反応の一つである水性ガスシフト反応(WGS)にNi系触媒を展開し，その反応性把握を実施した。Ni系触媒は，WGSに対しても優れた性能を示し，アルカリ金属添加により反応性は大幅に向上した。特に，第一イオン化エネルギーの小さいK成分やCs成分を担持した場合，その効果は顕著であった。また，それら触媒上に炭素が析出していないことがわかったため，Ni系触媒の回転ディスク化を図った。ディスク回転のためのモーターをリアクター内部に設置し，反応ガスを流通させて装置の健全性を確かめた。その結果，ガス漏れなどの不具合は生じず，問題なくディスクが回転することを確認した。続いて，WGSに対する回転効果を検証した。無回転条件の結果と比較して，回転させた場合，反応初期に僅かではあるが活性の上昇が見られた。さらに回転速度を増加させても効果は見られず，弱回転条件と同程度の性能を示すことが判明した。原料のCOは小さな分子であるため反応場まで拡散がスムーズに進行したため触媒の回転効果は小さく，より大きな分子への適用によって回転効果が得られるものと推測される。
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