2015 Fiscal Year Annual Research Report
多孔質の機能を活用した可撓性パッシブ水素生成器の開発
| Project/Area Number |
25420152
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
奥山 邦人 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60204153)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多孔質 / 水素 / パッシブ / 反応器 / 廃熱利用 / 熱工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は, 多孔質粒子充填層からなる可撓性反応器により,熱源からの熱のみにより液体燃料から水素を得るパッシブプロセスに関して,層内の現象の解明と反応器設計の指針を得ることを目的として行ったものである。触媒を担持した多孔質粒子を充填し下端から原料液を含浸させた反応管の上部に熱を加えると,反応温度に達した乾燥領域で水素を含む気体が生成し管上部から流出する。蒸発分の原料液は毛管力により下端から自動的に補給される。乾燥部の形成と蒸発を伴う気液の定常流の成立,そして反応がプロセスの成否を決める。
１年目（平成25年度）は, 層内液体含有率分布と温度分布の加熱量による変化を, 水を試料液に用いた実験により調べ,乾燥域の形成,反応温度への昇温,蒸気生成の持続を実験的に確認し, また毛管力と粘性流動に基づく解析から乾燥域形成条件と影響因子を明らかにした。
２年目(平成26年度)は,反応管上端からの蒸気流出と反応管下部からの毛管液供給が同時に進行するには,加熱部内の蒸気流の圧力損失が毛管液供給力以下になるよう加熱区間長さを調整する必要があること,また乾燥部内温度分布は,加熱部上下端の液体含有状態により顕著に影響されることを実験により明らかにした。
３年目(平成27年度)は,メタノールを原料とした場合について,理論計算により設定した反応器寸法及び加熱条件により実験を行い, 加熱量の増加とともに反応器上部に乾燥域が形成し, その状態で下端から上端への気液の定常流が生じること, 乾燥域の温度が反応に適した温度まで上昇すると、触媒の作用により分解反応組成に近い割合の水素と一酸化炭素が生成し,温度とともに反応速度が顕著に増加することを実験的に確認した。以上の結果, 提案した反応器の有効性を確認し,反応器設計の指針を得ることができた。
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