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複合多孔質粒子層を用いたパッシブ水素生成器の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06110
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

奥山 邦人  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (60204153)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード熱工学 / 多孔質粒子層 / 液体燃料 / 水素生成 / パッシブプロセス / 複合多孔質粒子充填層 / 毛管力 / 触媒反応器 / 気液二相流 / パッシブ型 / 多孔質粒子充填層
研究成果の概要

多孔質の多様な機能を利用して, 熱源からの熱のみにより, 液体燃料から水素を発生させるパッシブプロセスにおいて, 燃料の予熱, 気化, 反応の各過程に適した物性の異なる多孔質粒子を反応器内に積層配置することにより, 液体予熱域, 蒸発域, 反応域(乾燥域)の3領域が形成し, 液体と蒸気が安定して流れるための条件を, 3領域それぞれにおける流体の力学的視点(圧力損失と毛管力との釣り合い)から実験・理論的に明らかにし, 各要素プロセスの制御性とプロセス全体の効率を向上させ, 水素を効率よく生成するための, 充填層内の熱流体現象の解明を行い, 反応器設計の指針を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の提案プロセスは, 加熱蒸発により増進される毛管力により多孔質粒子充填層触媒反応器内に誘起される原料供給と生成物排出の流れを利用して, 液体燃料から水素をパッシブに発生させるものであり, 予熱域, 蒸発域, 反応域に適した粒子を用いることにより, 制御性や効率に優れたプロセスを構築でき, 加えて反応器の可撓性により既設設備に密着設置でき, 廃熱を水素生成用燃料の加熱, 蒸発, 反応に利用できる。得られた水素は炉などの燃料に添加してトータルの燃料消費量を抑制することができ, また燃料電池等の燃料に用いてエネルギー変換効率向上に資することも可能である(化学再生に資する)。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Passive production of synthesis gas from liquid methanol using a packed bed of porous material particles2019

    • 著者名/発表者名
      Kunito Okuyama, Kanoko Ichimi, Masato Takazawa, Asami Natori, Mikako Tanaka
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 128 ページ: 1017-1025

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.09.020

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 触媒充填層における毛管力を利用したメタノールからの水素生成2018

    • 著者名/発表者名
      高澤 壮登, 名取 安紗美, 田中 美香子, 奥山 邦人
    • 学会等名
      日本機械学会熱工学コンファレンス2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] On the onset of drying of a liquid-containing porous medium subjected to a high surface heat flux2018

    • 著者名/発表者名
      Kunito OKUYAMA and Shoji MORI
    • 学会等名
      ICBCHT2018 (10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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