2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a continuous nano-catalyst reactor and high efficiency production of carbon nano fibers
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26289298
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
綿野 哲 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40240535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仲村 英也 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00584426)
岩崎 智宏 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50295721)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ触媒リアクター / カーボンナノファイバー / 大量合成 / 回転式流動層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ粒子は表面活性が極めて高く、比表面積が非常に大きいことから、これを触媒として用いると極めて大きな反応活性が期待できる。しかし、ナノ触媒粒子を利用した気固触媒反応は、既存の技術を駆使しても成功例はない。これまで我々は、ナノ粒子の均一流動化技術を利用した回分式ナノ触媒リアクターを世界で初めて開発し、カーボンナノファイバー（CNF)の合成を成功させた。本課題では、連続式のナノ触媒リアクターを開発するとともに、これに適した安価で環境に優しい高効率ナノ触媒粒子の合成法を確立することを目的としている。過去２年間の研究で、硝酸ニッケルを前駆体に用いて合成したNi-NiO/Al2O3触媒を、CH3CNを炭素源および窒素源に用いた触媒化学気相成長プロセスに適用することで、低温でも高いCNF生成速度を有する触媒の開発に成功している。本年度はCNFの機械的・電気的・熱的特性等に及ぼす反応温度の影響を解析したところ、CNFの諸特性が反応温度によって制御できることを明らかにした。さらに、フィージビリティスタディを行った結果、400°Cの低温でも60 g/(h・g-Ni)以上の高い生成速度でCNFを合成できることが判明し、大量合成に対応可能な触媒の高効率合成法を確立できた。さらに、昨年度に構築したシミュレーションモデルを活用し、容器回転速度が反応器内部の温度分布に及ぼす影響について解析を行った。その結果、圧力容器内部では温度分布が大きいものの、反応容器内部では比較的均一な温度分布となっていることが分かった。これは、反応容器の回転によって生じる渦流れにより熱移動が促進されたためである。さらに、容器回転数の増加に伴い、反応容器内部の温度は上昇しており、ヒーター（熱源）からの輸送熱および熱伝達効率を定量的に把握することができ、回転式流動層リアクターの設計指針およびスケールアップ指針を明らかにした。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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