2019 Fiscal Year Annual Research Report
下水汚泥から直接水素を生成する方法の開発とその反応メカニズムの解明
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17H01359
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加納 純也 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40271978)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村松 淳司 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40210059)
石原 真吾 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40760301)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 水素 / 下水汚泥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成31年度は、以下の4項目に関して実施した。
1)シミュレーションによって選択した混合方法による下水汚泥との混合とその評価では、混合方法を検討し、撹拌羽根による混合では下水汚泥が団子状になり、混合に非常に時間がかかることを確認した。乳鉢および遊星ミルにより30分間混合し、水素生成実験を行い、水素生成量によって混合度合いの影響を確認したところ、乳鉢で混合した場合の水素生成量は62.2g/kg-DS、遊星ミルでは70.8g/kg-DSで、約13％の増加が見られ、混合方法が重要な因子であることがわかった。
2)固体残渣からの触媒の回収あるいは固体残渣をガス化剤ならびに触媒としての再利用では、ニッケルを触媒として使用した場合が、もっとも水素生成量が多いことがわかった。水素生成後の固体残渣からのニッケル回収、固体残渣を再度、触媒ならびにガス化剤として利用することを試み、固体残渣からのニッケル回収においては磁力選別機を使用し74％の回収に成功した。再利用においては、固体残渣に下水汚泥を遊星ミルによって混合し、それを原料として水素生成実験を行ったところ47.3g/kg-DSの水素が生成し、固体残渣を触媒ならびにガス化剤として再利用できることがわかった。
3)重水を用いた反応メカニズムの検討では、水素生成実験において、重水を滴下して反応場を水蒸気雰囲気にし、その時に生成したガスには、水素、重水素化水素、重水素が含まれていることを確認した。生成ガスに重水素あるいは重水素化水素が含まれていることは、水蒸気改質反応が起きていることを示しており、反応機構の解明に大きく前進した。
4)固体残渣からのリンの回収では、塩基あるいは酸を使用して固体残渣中のリンを溶解し、水酸化カルシウムで沈殿させることを試み、酸を使用した場合にはリンが回収できることがわかった。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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