2023 Fiscal Year Annual Research Report
Verification of catalyst flow, catalyst activity and reforming performance by plasma jet in a plasma-catalitic gas reforming
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22K18918
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
小林 信介 岐阜大学, 大学院工学研究科, 教授 (30345920)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 低温プラズマ / ガス改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二酸化炭素排出量削減の観点から，誘電体バリア放電により触媒を活性させると同時にプラズマ化した反応ガスを活性触媒に接触させることで合成を行うプラズマ-触媒複合システム(Plasma-Catalytic System, PCS)を用い，低温・常圧下においてスイッチ一つでCO2から合成ガスやアルコールなどの化学出発原料を直接合成可能な新たな高効率ガス改質装置の開発を行なった．本研究開発においては触媒粒子を流動・循環させることで常にフレッシュなプラズマと触媒粒子を効率的に接触させることが可能な噴流層型PCSに取り組み，a) プラズマ反応場の触媒粒子挙動．b) 触媒粒子層中のプラズマ挙動，c) 粒子挙動・プラズマ挙動およびガス改質反応について実験的検討を行い，以下の知見を得た．
1）プラズマの照射の有無により触媒粒子の循環挙動は大きく異なり，プラズマ照射により粒子循環速度が速くなることがわかった．ガス温度の違いが見られないことから，粒子および壁面の電気的作用が影響しているものと考えられる．
２）プラズマを触媒粒子に照射することにより，触媒の種類に関わらず，粒子表面におけるプラズマの散乱により見かけ上プラズマ強度が大きくなる傾向が見られた．ただし，下記３の結果からこれはあくまで散乱によるものであり，触媒粒子表面でプラズマが増幅したものではない．
３）当然ではあるが，充填した触媒の種類によりガス改質挙動は大きく異なっていた．ただし，触媒種によっては触媒の充填していない場合よりも反応率が低下する場合があり，粒子充填によるプラズマの失活が確認された．一方，導電性粒子を充填した場合にはその種類に関わらず反応率が向上していた．導電性粒子を充填した場合においては，極めて激しいプラズマが生じていたことから触媒表面におけるガス改質よりもプラズマによるガス改質が大きく影響しているものと推測される．
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