2014 Fiscal Year Research-status Report
凝集抑制可能な鉄触媒を用いるバイオマス炭の水蒸気ガス化による革新的水素製造
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25450236
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 勉 北見工業大学, 工学部, 教授 (20125389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡崎 文保 北見工業大学, 工学部, 准教授 (10213927)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | バイオマス / 水素 / 触媒・化学プロセス / 再生可能エネルギー / 木炭 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度500℃炭化したカラマツ木部（LW）炭に市販の木酢酸鉄（FeAと略）を適量（金属Feとして3-5wt%）加えて乾燥した後、固定床ダウンドラフト型流通系反応装置を用いて800℃水蒸気ガス化（キャリアはAr、水蒸気分圧は0.4-0.5）を行うと、迅速高効率の水素生成（C+2H2O→CO2+2H2）が実現することを明らかにした。この画期的な水蒸気ガス化による水素製造の成功は、FeAが高分子量のFeキレート錯体を生成して高温難凝集である結果、効果的な触媒効果が発現するためと説明される。本年度は、このことの確認を含めて触媒効果の大きなFeAの自作に取り組んだ。即ち、Fe原料としての金属鉄及び鉄工所排出のくず鉄を針葉樹カラマツ、広葉樹ダケカンバの500℃炭化により回収した木酢液（それぞれS-WV、H-WVと略記）と市販の木酢液（C-WV）中で加熱して溶解部を擬FeAとして回収し、これらの元素組成とAr中の熱重量曲線及び上記水蒸気ガス中の触媒効果を調べた。その結果、良好な触媒効果を発揮する擬FeAは、鉄原料にかかわらずC-WVを用いることで得られること、S-WVとH-WVにタール分を共存させてつくった擬FeAの触媒効果が大きく向上することがわかった。これらの事実から分子会合した木酢液の高分子フラクションが良好な触媒効果を発現するFeAを与えることが確かとなり、目的とするFeAを自作する方法論が構築された。また、水蒸気ガス化残渣からのFe回収は、木酢液による還流抽出で80%以上に達した。従って、FeA添加木部炭の水蒸気ガスによる水素製造は、自家生産プロセスで実施できる目処がついた。
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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
FeAの性状と触媒効果の関係が明らかになり、最大の目標であったFeAの基本自作法が確立した。また、ガス化残渣からのFeの基本回収工程が構築され、FeAの循環利用も可能となった。なお、木部炭より無機成分が多い樹皮炭では予想通りFeAの触媒活性が小さく、脱灰前処理によりFeAの触媒効果は増大したが、樹皮を木部並みのガス化原料とすることに現実的な意義はないので、樹皮炭ガス化は取り止めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本課題研究の当初目標は、ほぼ完全に達成された。今後は実用化に向けて連続ガス化装置を試作、運転する実証段階に移るので、これまでに得られた結果、成果を国内外で発表し、実業界に後を託したい。
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| Causes of Carryover |
人件費・謝金の実際の支払い金額が、当初見込み金額より少なかった（予定の勤務日数より、実際の勤務日数が少なかった）ため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究代表者の成果発表（学会出席等）用旅費として使用予定である。
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Research Products
(4 results)
