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パラジウム膜反応器内の物質移動解析と反応器設計

研究課題

研究課題/領域番号 11875165
研究種目

萌芽的研究

配分区分補助金
研究分野 化学工学一般
研究機関名古屋大学

研究代表者

田川 智彦  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10171571)

研究分担者 後藤 繁雄  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90023283)
研究期間 (年度) 1999 – 2000
研究課題ステータス 完了 (2000年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1999年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードパラジウム / 膜反応器 / 複合膜 / 銀-パラジウム合金 / 物質移動 / 水素透過速度 / 脱水素反応 / MCFC反応器 / 銀一パラジウム合金
研究概要

脱水素反応は可逆反応であり、その反応成績は熱力学的平衡によって制限される。いま、反応系内から水素のみを分子選択的に除去し得れば、平衡上の制約条件が解除され、反応の効率化が促進される。こうした目的で、水素のみを選択的に透過するパラジウム及びその合金に注目し、反応器内にパラジウム膜を設置する、パラジウム膜反応器が注目されている。本研究は、脱水素反応における平衡制約条件を解除し、高効率反応系を実現するためのパラジウム膜反応器の設計にかかわる化学工学的基礎指針を提案することを目的とする。昨年度はセラミック膜に銀-パラジウム合金を無電解メッキした複合膜反応器について、実用条件を考慮した反応システムを試作した。水素透過特性についての基礎的な知見を得るため、水素透過実験を行い、コンピュータシミュレーションにより理論との一致を検証した。これらの知見を基に、新しい膜反応器への展開を試みた。特定分子を原料として供給する方向への拡張を行い、MCFC型膜反応器の可能性を示唆した。本年度は、反応工学的観点から、あらたにトータルな反応装置としての総合的評価を加えた設計指針を提案する.このため反応器の最適操作条件を決定するための物質移動の詳細な解析と膜反応器に必要な触媒の設計要件について検討を行うとともに、新しい反応器の提案を行った。
1 セラミックス緻密層を持つ、パラジウム-セラミックス複合膜の水素透過特性の解析を行い、緻密層の水素の拡散抵抗を考慮することで、水素分圧依存性や、透過の方向依存性を解明した。
2 膜反応器内では半径方向の水素の拡散が問題となることを指摘し、触媒層内に整流板を設置することで、これらの影響を抑制する新しい反応器を提案した。
3 膜反応器の特殊性を考慮し、低温、低スチーム量でも動作するエチルベンゼン脱水素触媒の選択を行った。
2 以上の知見をもとに、PSA反応器やMCFC反応器など特定分子の除去や供給を行うための新しい反応器の提案を行った。前者は水素吸蔵材量と触媒のハイブリッド化、後者は電極触媒の設計を中心に検討した。

報告書

(2件)
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (8件)

  • [文献書誌] 後藤 ら: "複合パラジウム膜での透過速度への水素圧の依存性"化学工学会第65年会研究発表講演要旨集. P303 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Goto ら: "Dependence of Hydrogen Pressure on The Permeation Rate through Composite Pd Membranes"J.Chem.Eng.JAPAN. 33. 330-333 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] S.Goto ら: "The effect of direction of hydrogen permeation on the rate through a composite Pd membrane"J.Membrane Sci.. 175. 19-24 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 後藤,田川,伊藤: "整流板付き外部触媒充填層パラジウム膜反応器"化学工学論文集. 26. 637-642 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] T.Tagawa,M.Ito,S.Goto: "Combined reforming of methane with carbon dioxide and oxygen in MCFC reactor"Appl.Organometallic Chem.. 15. 127-134 (2001)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 高桑ら: "セラミック層に担持したパラジウム膜の水素透過特性"化学工学会第64年会研究発表講演要旨集. 463 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] T.TAGAWA ら: "Combined reforming of methane with CO2 and O2 in MCFC reactor"Proc.ICCDU V, Karlsruhe. 32-33 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] S.Goto ら: "The effect of direction of hydrogen permeation on the rate through a composite palladium membrane"Proc.Regional Symp.on Chemical Engineering, Thailand. B41-B46 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 1999-04-01   更新日: 2016-04-21  

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