2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of structured novel reaction system that effectively transform CO2 being exhausted from an industrial process
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17H01894
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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) |
河野 芳海 静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959)
渡部 綾 静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 触媒・化学プロセス / 再生可能エネルギー / 温室効果ガス削減 / 反応・分離 / 物質・熱移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、エネルギーキャリアであるメチルシクロヘキサン（MCH）の脱水素反応とCO2のメタン化反応を組み合わせた反応系を対象に、産業プロセス排出のCO2をクリーンH2でCH4資源に変換する化学プロセスの開拓を目的としている。また、得られたCH4とCO2からドライ改質反応で合成ガスを製造する化学プロセスの開拓も目的としている。2019年度に得られた成果は以下の通りである。
１．MCHの脱水素反応用として開発したPt/TiO2触媒は、工業的な条件（LHSV４h-1，温度350℃）において、200時間以上の長期試験において高く安定した活性とほぼ100％のトルエン選択率を示した。また、反応前に約20%酸素ガスで酸化処理することで触媒活性がさらに向上し、実用触媒としての可能性が示唆された。
２．CO2のメタン化反応において、開発したNi/CeO2触媒は原料ガス中に1～10vol%酸素を共存させた状態でもCO2を効率的にCH4に変換することが明らかになった。生成CH4のO2による燃焼反応は起こらず、しかも100℃以下の低温でもメタン化反応が効率的に進行した。この現象はこれまでに報告例がなく、オートメタネーション（auto-methanation）と名付けた。外部加熱が不要な室温付近でも進行することが判明し、この現象を活用することで、プロセス強化（PI）につながる技術となる。CO2のメタン化プロセスの設計に大きな技術変革をもたらす学術データである。
３．ドライ改質用のNi/Al2O3系構造体触媒が示す高い炭素析出耐性は、Ni成分の電子状態が関与し（XPS解析）、また本触媒上に析出した炭素が反応性に富んでいる（ラマン分光測定）ためであることが示唆された。また、原料ガス中のO2/CH4比が0.3以上では炭素析出がほとんどないことが明らかとなった。ドライ改質の課題を解決する技術的知見が得られた。
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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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