2021 Fiscal Year Research-status Report
MW照射によるアンモニアと酸素からの瞬時水素製造プロセスの創出とオペランド解析
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21K18847
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
永岡 勝俊 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90381029)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 勝俊 名古屋大学, 工学研究科, 特任准教授 (30586607)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | アンモニア / 水素製造 / マイクロ波 / 瞬時起動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波(MW)を数秒照射するだけで、アンモニアと酸素からの水素製造（NH3 + 0.25O2 → 0.5N2 + H2 + 0.5H2O）を瞬時に起動し、以降は無加熱で水素を生成し続ける利便性に優れた触媒プロセスを開発することを目的としている。特に、MW照射下での触媒の挙動を詳細に解析することで、短時間のMW照射で反応を起動できる触媒組成・構造を明らかにし、触媒の設計指針の獲得につなげることが狙いである。本年度の検討では、以下の成果を得た。
A. MW照射による水素製造の起動実験での触媒挙動の検討
MWを触媒に照射しながら、照射時間、触媒層の温度(IRサーモグラフィー)、アンモニアと酸素の消費速度、水素生成速度をMSによって連続的に測定し、起動時の触媒挙動を詳細に検討した。その結果、種々の貴金属貴金属触媒はもちろんのこと、種々の貴金属触媒でもアンモニア酸化分解の瞬時起動が可能であることが分かった。事のき、放射温度計を用いることで、触媒層の温度が速やかに上昇することが明らかとなった。さらに起動後にＭＷの照射を止めたが、触媒によっては、その後も酸化による発熱を利用することで、無加熱でも反応が継続することが分かった。なお、定常運転時のアンモニア転化率や水素生成速度は金属の種類により大きく異なっていた。特に、アンモニア分解で高い水素製造能を示すことが知られている金属では、大きな水素製造速度が得られた。さらに、それぞれの触媒について、MWの出力を変化させると、反応の起動時間が大きく変化することも分かった。いずれにせよ、小さな出力であっても1min以内の起動が可能であることが示唆された。
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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
計画書に記載した通りの実験を行い、予定通り研究が進捗したため、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策
研究計画書に記載した通り、以下の事項について検討する。
A. MW照射による水素製造の起動実験での触媒挙動の検討
B. MW照射下での触媒挙動の解明
C. Dispersive XAFSによるMW加熱中の活性金属の温度測定
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| Causes of Carryover |
MW照射モジュールを他の予算で購入できたため，またコロナ禍で出張ができなかったため，残額が生じました．
今年度，物品費や消耗品費として計画的に使用させていただきます．
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