2014 Fiscal Year Annual Research Report
バイオマスの急速熱分解により得られるバイオオイルからの水素製造プロセスの開発
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23560982
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岩佐 信弘 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30223374)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 水素 / バイオマス / 水蒸気改質 / エタノール / グリセリン / スメクタイト / ニッケル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオマス資源を水素に高効率で変換して燃料電池へ応用することを目的に，本年度はバイオマスの急速熱分解により得られるバイオイルの主成分の一つであるエタノールおよびバイオディーゼル燃料の製造の際に副生するグリセリンからの水素製造について検討した。
エタノールからの水素製造においては，前年度までの研究でニッケルを含むスメクタイト多孔体が高い水素収率を与えること，スメクタイトへのニッケルの導入方法により活性にはほとんど違いは認められないが，安定性はスメクタイトの合成時にニッケルを導入した触媒が優れていることが明らかになったので，本年度は触媒のキャラクタリゼーションによりその原因について検討した。その結果，ニッケルをスメクタイトの合成時に導入した触媒の方が，ニッケルを含まないスメクタイトを合成してからニッケルを含浸法により導入した触媒よりも小さなNi結晶子径を有し反応中の炭素析出による活性の低下が抑制されることが明らかになった。
バイオディーゼル燃料の製造の際に副生するグリセリンは，現在は大部分が産業廃棄物として処理されている。本年度は水蒸気改質による水素製造を検討して以下の結果を得た。ニッケルを含むスメクタイト多孔体が高い活性を与え，450℃以上の反応温度では長時間に渡り安定した活性を示し，550℃では80%以上の水素収率が得られた。一方，アルミナやシリカゲルなどの金属酸化物にニッケルを担持した触媒は，反応中に多量の炭素種が析出してしまい触媒活性が時間とともに低下することが明らかになった。
本研究ではバイオマス由来の化合物である酢酸，エタノール，グリセリンからの水素製造に有効な触媒の探索を行い，ニッケルを含むスメクタイ多孔体が高い活性および安定性を示すことを明らかにした。また，スメクタイト多孔体が改質ガス中に含まれる一酸化炭素を選択的に水素化して除去することが可能であることを見出した。
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