2017 Fiscal Year Research-status Report
Basic study on CO2 zero-emission GTCC Thermal Power Plant Using Plasma Reduction Technology
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17K20071
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
大久保 雅章 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40223763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒木 智之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00326274)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | プラズマ / 二酸化炭素 / 火力発電所 / 燃料化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は以下の内容と計画で研究を実施した。本システムは，一旦CO2を吸着させ，プラズマ脱着させながら低流量でプラズマ処理すれば，低濃度CO2をプラズマリアクタで直接処理する場合よりも，遙かに高い処理効率およびエネルギー効率が得られるという化学の基礎原理に基づいている。本研究はチャレンジ性に富む意義深い挑戦的研究であることを確認した。
システム設計試作：試作するシステムは吸着塔とプラズマリアクタから構成される，初めに設定した CO2流量，濃度に対して，CO2をほぼ100%吸収できる，吸着流路の寸法（長さ，直径，吸着層の高さ）を，従来の実験結果と新規実験で決定した。
プラズマ部設計試作：その後，プラズマをガスを循環させながら印加する場合にCO2を100%還元できる，リアクタの仕様（放電領域の高さ，循環時間，電圧，電力など）を同様に決定した。
実験実施：実験段階で特に問題となるのは，100%近いCO2が吸着できるかという点と，CO2循環により高効率のCO（あるいは原子状C)への還元が可能かという点である。本研究により，この二点を検証した。結果として，100%近いCO2を吸着できること，並びにCO2をCOに高効率還元できることは確認したが，原子状Cに還元できたかどうかは未確認に終わった。
結果の解析とまとめ：米国ミシガン大学のSpencerらの研究では，希薄アルゴンプラズマで排ガスの循環をしない場合に90%近いCO2のCOへの変換が確認されている。また処理エネルギー効率は3%が最高であったが，我々の実験では14%を記録した。今後は，大気圧空気プラズマでCO2ゼロエミッションの目標に向けて，システム全体としての連続運転を繰り返し行い，吸着部と放電部の整合性を確認することとする。なお研究の進捗チェックとして，ほぼ毎週の打ち合わせ，1ヶ月に一回の進捗確認会議を開催した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究項目は，（１）システム設計試作，（２）プラズマ部設計試作と最適化，（３）実験実施（吸着・脱着と還元），（４）結果の解析とまとめ（GTCC火力発電所のCO2ゼロエミッション化検討），の４つであるが，（１）～（４）は今年度はひととおりの試験，解析を実施することができた。当初の計画通り，不足分を来年度も十分に行っていき，成果の公表にもさらに力を入れる。（３）の実験に関しては，装置の改良に時間がかかったが，今年度中に一通りの実験を実施し終えた段階である。実験を継続し，装置の改良を実施し，来年度にさらに高い性能が実証でき，実験を完遂できるような研究計画を作成中していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き，前期（１）～（４）の実験ならびに結果の分析を継続して推進する。大学のラボ実験や解析的研究を行う上での問題点は特に発生していない。研究期間中に，企業内に設置している大型の燃焼装置での試験を実施すべく，関連企業と打ち合わせ中である。大学でのラボ試験が成功裏に終われば，これらの大規模実証試験への移行も実現の可能性はあると考えている。
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| Causes of Carryover |
主としてCO2プラズマ還元実験を行う際の，プラズマ特性を計測するのに不可欠な高速オシロスコープや，計測装置のメインテナンス費用を，他の大学経費で賄うことができたため，次年度使用が生じた。平成30年度は，CO2還元の際に形成される微粒子，副生成物の計測を十分に行い，反応機構の解明を行いたい。計測は基本的に現有装置を利用して行い，経費は，それら装置のメインテナンス費用，実験のために必要な消耗品，物品等，およびデータ処理や英語論文作成費用などのために有効に使用する。
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