2022 Fiscal Year Annual Research Report
電場によるCO2固体吸収剤中の拡散速度向上技術の開発
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20K05579
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小玉 聡 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90589417)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | CO2分離回収 / 固体吸収剤 / アミン / 電場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究では、省エネルギーかつ耐久性の高いCO2分離回収技術として研究がすすめられているCO2固体吸収剤のCO2吸収-放散速度を、電場を用いて加速させる技術を開発している。本研究の実施前の検討において、すでに電場の効果により平板状の固体吸収剤に対するCO2の吸収速度が加速される傾向が示されおり、本研究テーマでは吸収剤の担体、担持方法、測定方法を最適化することにより電場の効果を明確にすることを試みた。当初は、不規則な最高構造を持つPTFE製メンブレンフィルターにアミン（TEPA）を主成分とする液体を担持していたが、規則的な細孔構造を持つ陽極酸化アルミナ製のフィルターを使用したところ、電場の印加による吸収速度の向上がより顕著に現れた。この効果は吸収開始直後において顕著であったことから、より短い時間間隔で測定できるように測定装置をGC-TCDからNDIR方式のCO2プローブに変更した結果、電場の印加条件、液体の担持率に対する影響がより顕著に現れた。ガスライン、サンプルの前処理、反応器の密閉性を見直し、電場の効果を評価した結果、電場を印加しない条件に対して最大25％程度吸収容量が増加した。電場の効果は、細孔へのアミンの担持率が高くなく、気液接触面積が大きい条件でより顕著だった。アミンの分子量の影響を評価するため、TEPAに加えてより高分子のPEIと、より低分子のMEAを用いて実験を行った。その結果、PEIでは電場の効果が現れたが、MEAでは現れなかった。このことから、担体内部の分子の配向や拡散がCO2吸収に影響していることが示唆された。１次元の非定常拡散モデルを構築して担体へのCO2の吸収および担体内部への拡散を解析した結果、電場による吸収速度の向上は担体内部の拡散速度を向上させるよりも、気液界面近傍における吸収剤へのCO2の溶解が促進された影響が大きいことが示唆された。
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Research Products
(1 results)
