2023 Fiscal Year Final Research Report

Theory and practice of an innovative reaction process for recovering resource from industrial emissions CO2, which is developed by a novel methanation system operated at a room temperature

Research Project

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Project/Area Number	20H00642
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	Fukuhara Choji 静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	河野芳海静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959) 武田和宏静岡大学, 工学部, 准教授 (60274502) 立川雄也九州大学, 工学研究院, 助教 (70587857) 渡部綾静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884) 小倉鉄平関西学院大学, 工学部, 教授 (90552000)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	CCU / 温室効果ガス / メタネーション / ドライ改質反応 / 固体炭素捕集 / 構造体触媒システム
Outline of Final Research Achievements	In this study, performance of CO2 methanation, methane dry reforming and solid carbon capture from synthesis gas under high velocity of gas feed were investigated for the treatment of large volumes of CO2 gas emitted from industrial processes. In addition, the scientific factors of auto-methanation phenomena, which can operate in the room temperature, were elucidated, and its industrial applicability was investigated. A large-scale reaction system constructed with spiral-type structured catalysts (Ni/CeO2 and Ru/CeO2) showed fast and efficient CO2 processing capability. The auto-methanation phenomenon was influenced by the order of minimum ignition energy (MIE), and such effect was particularly pronounced on the CeO2 catalyst. A combining system of dry reforming (Ni-structured catalyst) and solid carbon capture (Fe-structured catalyst) succeeded in collecting ca. 36% solid carbon from CO2 gas.
Free Research Field	化学工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	COP会議で温室効果ガスの削減目標値が定まった現在、産業プロセスから排出されるCO2ガスの処理とその有効利用の技術開発は重要である。本研究の推進によって、スパイラル形構造体触媒で構成した触媒反応システムは、かなりの高速条件で原料ガスを処理し、CO2を高い効率でCH4に変換することが明らかとなった。また、生成CH4と未反応CO2によるドライ改質反応で合成ガスを製造しつつ、COの不均化反応で固体炭素を約36％(供給したCO2に対して)捕集する技術を開発することに成功した。得られた成果は、CO2処理を大量かつ経済的に実施する新規な触媒反応プロセスの開拓につながり、実施の意義が明確となった。