| 研究課題/領域番号 |
14350409
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
化学工学一般
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
長谷部 伸治 京都大学, 工学研究科, 教授 (60144333)
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| 研究分担者 |
前 一廣 京都大学, 工学研究科, 教授 (70192325)
大嶋 正裕 京都大学, 工学研究科, 教授 (60185254)
加納 学 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30263114)
牧 泰輔 京都大学, 工学研究科, 助手 (10293987)
木原 伸一 京都大学, 工学研究科, 講師 (30284524)
野田 賢 京都大学, 工学研究科, 助手 (60293891)
橋本 伊織 京都大学, 工学研究科, 教授 (40026076)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
16,400千円 (直接経費: 16,400千円)
2004年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2003年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
2002年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
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| キーワード | マイクロリアクタ / 最適設計 / 流動シミュレーション / 炭素系触媒 / メタノール改質 / 多重同軸マイクロチューブ / 滞留時間分布 / 水素製造 / マイクロリアクター / ポリマーチップ / 射出成形 / メタノール分解 / 熱交換器 |
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| 研究概要 |
本研究の成果は、大きく以下の3項目としてまとめることができる。
1.マイクロ単位操作の設計理論の開発
数値流体力学(CFD)シミュレーションおよび実験を通して、並列化されたマイクロ流路間の流量分布が、装置形状と装置内圧損に大きく依存することを明らかにした。また、簡易流動シミュレーションとCFDシミュレーションを組み合わせた2ステップ設計法を提案し、複雑な設計条件の下で、マイクロリアクタ(MR)の最適な構造・形状・サイズを決定できることを示した。さらに、流量と滞留時間分布が与えられたとき、その条件を満たす装置サイズと形状を求める設計法を開発し、構築した電気伝導度検出システムにより提案設計法の有効性を確認した。
2.多重同軸マイクロチューブで作られた炭酸カルシウムの結晶形態
多重同軸マイクロチューブを用いた炭酸カルシウム生成プロセスにおいて、生成される結晶構造とマイクロチューブの設計・操作条件との因果関係について検討した。その結果、マイクロチューブ利用により、反応液界面の過飽和度を高く保つことができ、低温では球状のバテライト結晶が高い収率で得られることが明らかになった。
3.アセンブル型マイクロリアクタ用金属担持炭素膜触媒の開発とメタノール改質器への応用
開発したアセンブル型MRを水素製造用の改質器として適用するために、金属を高分散した膜型触媒の作製とメタノール改質によるその性能評価を実施した。まず、ポリアミック酸膜中のカルボキシル基をCu/Zn2元系の金属でイオン交換した後、700℃で炭化することで、比表面積が大きく低温から活性を有する触媒が作製できることを示した。また、この触媒をアセンブル型MRに装填することで、選択的に水素を製造できることを示した。さらに、CFDシミュレーションによる検討から、この結果はMR内の濃度分布を良好に制御できるためであることを明らかにした。
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