2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative catalyst process contributing to the promise of COP21 for solid carbon capture from green house gas
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21K18317
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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)
小林 正樹 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (90312678)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | CO2削減 / メタネーション / ドライ改質 / 固体炭素捕集 / CO2資源化 / 構造体触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、温室効果ガスCO2を含む工業排ガスを構造体触媒システムによって処理し、資源となるCH4や合成ガスを製造すること、また合成ガスから固体炭素を連続的に捕集する新規な触媒反応プロセスを構築するものである。COP26で我国が宣言した、CO2排出量の削減目標に貢献する触媒プロセスの開拓が目的である。今年度の研究推進によって以下の成果を得た。
１．メタン化反応におけるCO2濃度の変化が反応特性に及ぼす影響について調査したところ，構築システムは低濃度から高濃度にわたって安定な高い変換特性を示した。O2共存も変換特性にプラス効果を与えた。
２．構造体触媒の機能性アップについて検討し，構造体基材の工夫によってかなりのパワーアップを図ることができた。この技術的な知見はこれまでの触媒化学の反応促進法に新たな概念を加えるものであり，学理の開拓につながった。
３．開発したハイパワーな構造体触媒によりメタン化反応とドライ改質反応は高い反応性を達成した。特に，原料ガス処理量はメタン化反応で１～10 L/min，ドライ改質でも１L/minでも高い触媒機能性を示した。
４．固体Ｃ捕集場のプロセス強化について検討し，捕集システムに工夫を施すことでCOP会議の2030年約束草案値をクリアする捕集率を得ることができた。また，捕集用構造体触媒はリサイクルが可能であり，リサイクル毎の捕集率も比較的安定した捕集率を維持することが判明した。
５．前年度から検討してきたエクセルギーを指標とした評価から，構築した連結型触媒プロセスは，産業プロセス排出CO2ガスの大量処理とその資源化において有効であり，社会実装性があるものと判断された。また，圧力損失と熱エネルギー交換の観点から，触媒充填型システムでは本研究のような連結型反応プロセスの構築は不可能であることが判明した。構造体触媒システムの大きな利点と判断された。
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