2014 Fiscal Year Research-status Report
構造体触媒マイクロリアクターによる気相反応の高性能化
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26420779
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
桜井 誠 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60262052)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 構造体触媒 / マイクロリアクター / 移動促進 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題の目的は、物質移動や熱移動が十分に速いマイクロリアクターにおいても、高温の気相反応等では反応が速いために移動速度が律速段階になる可能性があり、この問題をマイクロリアクターに構造体触媒を用いて解決する、というものである。研究初年度の平成２６年度は、構造体触媒を用いたマイクロリアクターにおいてメタノール水蒸気改質反応をモデル反応として、新たな構造について主に実験的な検討を行った。触媒体を螺旋状構造にすることについての検討も行ったが、螺旋状構造にするよりも物質、熱移動促進効果が大きいと考えられる、表面に凹凸状構造を持ったエッチングアルミニウム基板材料について主に検討を行った。新たな材料でかつ厚さが30ミクロンと薄い材料であったため、まず表面処理、Cu/Zn系２成分触媒の担持方法の検討を行った。その後反応性向上の効果について検討を行った。効果の比較としては、外部拡散が律速段階になる可能性のある高温領域において、通常の平滑なプレート状の触媒との反応性を比較した。さらに、この構造体触媒基板について、マイクロリアクター内への積層効果について主に評価を行った。その結果、マイクロリアクターにおいても、本研究の構造体触媒を用いることにより、平滑なプレート状触媒よりも反応性が1.3倍程度向上することが明らかになった。この原因は構造体触媒による反応ガスの拡散効果によるものと考えているが今後さらに詳細な検討が必要である。積層化の影響は予想ほど大きくなかったため、その原因も含め、今後さらに詳細な検討が必要と考える。また、シミュレーションモデル作成の検討も進めるためそのパラメータ取得、モデル構築の基礎的検討なども並行して実施した。次年度は、研究計画に基づき移動促進効果の原因の解明をさらに進め、シミュレーションによる検討も実施する予定である。
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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
触媒体を螺旋状に組み込むことは強度の問題等もあり実施しなかったが、別の構造体触媒を提案することにより、平滑なプレート状触媒よりも反応性が向上する可能性があることを実験的に示すことができ、さらにその構造体の積層化の効果についても検討を行うことができた。構造体触媒による反応性向上の原因の解明がまだ十分にはなされていないが、シミュレーションモデル構築のための基礎的検討も実施できたため、ほぼ計画通りに進捗していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、さらに気相反応において構造体触媒の効果を見出すために、これまで得られた知見から、反応性向上の原因について詳細な検討を行う。その結果に基づき、積層化における積層間隔、積層方向等の影響について詳細な検討を行う。また、同様に反応性向上の原因の検討結果に基づき、用いてきた構造体触媒よりも凹凸状構造の大きい基板や、物質、熱移動をより促進させる様な新たな構造をもった構造体触媒の提案、検討を行うことにより、気相反応において、より反応性の高い構造体触媒マイクロリアクターの開発を目指す。
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| Causes of Carryover |
平成２６年度成果発表を予定していた国際会議が諸事情により中止になったことにより、その分の旅費等を使用する予定が無くなってしまったために平成２７年度への繰越をおこなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費等についてはほぼ予定通りに使用しており、さらに研究を推進するため繰越分も物品費として使用を進める計画である。
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