2010 Fiscal Year Annual Research Report
水素ガス製造技術の高度展開を図るメタルハニカム型構造体触媒反応場の創製
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22360330
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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) |
立元 雄治 静岡大学, 工学部, 准教授 (00324335)
河野 芳海 静岡大学, 工学部, 助教 (50334959)
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| Keywords | 触媒反応システム / 新エネルギー / ハニカム型触媒 / 水素製造システム / 水蒸気改質 / 無電解めっき技術 / 触媒燃焼 / 燃料電池 |
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| Research Abstract |
本研究は、メタルハニカムを担体とする構造体触媒で水素製造用のメタン改質触媒と後段のCO除去触媒を創製し、この触媒の高い伝熱性を利用して外壁面より触媒燃焼で熱エネルギーを供給するヒートコンバインド型触媒反応システムを構築することで、新世代型の触媒反応システムを創製するものである。今年度は、メタンの水蒸気改質用とCO除去反応用、および触媒燃焼用の各種ハニカム型構造体触媒の調製・性能評価を行ない、それらを用いて目的の反応システムを構築し、反応特性や伝熱特性、熱エネルギーの利用特性や効率を評価した。その結果、以下の成果が得られた。
1. ゾルーゲル法と無電解めっき法により、メタルハニカム担体上に水蒸気改質用のNi/Al_2O_3系構造体触媒と触媒燃焼用のPd/Al_2O_3系構造体触媒の調製に成功した。そして、調製した改質触媒は、コンパクトなスペースでもかなり高速で高いメタン改質活性(ほぼ平衡転化率に近い性能)を示すことや、その触媒特性は助触媒(CeやZr)添加で一層向上すること、そして触媒劣化が小さいことを明らかにした。また、Pd/Al_2O_3系構造体触媒はメタン燃焼反応に対して高い燃焼活性を示すことも明らかにした。
2. CO除去反応としてメタネーション反応を取り上げ、ゾルーゲル法と無電解めっき法によりメタルハニカム担体上にNi-Ca系触媒を調製することに成功した。調製した構造体触媒は比較的厳しい条件下(高SV、低H/C比でも高いメタネーション活性を示し、触媒劣化が少ないことを明らかにした。
3. 得られた触媒や知見を駆使し、メタンの水蒸気改質場に触媒燃焼場を組み合せたヒートコンバインド型反応システムを製作した。このシステムは、燃焼側からの熱エネルギーの供給が効率的であり、熱の相互利用効率も良好であることがわかった。そのため、システムの駆動に係わる電気エネルギーを化学エネルギーで確実に賄えることができ、本研究の目的の実現に向けて有意義な示唆が得られた。
H23年度は、得られた成果をもとにシステムのさらなる詳細な特性評価を実施すること、またCO除去場と燃焼場を組み合わせたヒートコンバインド型反応システムを構築する予定である。
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