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NH3分解+非平衡構造体触媒場による二酸化炭素の高度な資源化プロセスの創製

研究課題

研究課題/領域番号 16K14045
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 グリーン・環境化学
研究機関静岡大学

研究代表者

福原 長寿  静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)

研究分担者 渡部 綾  静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード構造体触媒 / 膜分離 / アンモニア分解 / メタン化反応 / 水素 / 反応システム / 触媒・化学プロセス / 温室効果ガス削減 / 再生可能エネルギー
研究成果の概要

本研究の目的は、CO2のメタン化反応とNH3の分解反応、そしてCH4のドライ改質反応を組み合わせた新しい化学反応場を構造体触媒システムで構築することである。産業プロセスから排出されるCO2の有効活用を意図している。大きな発熱を伴うCO2のメタン化反応では、開発したNi/CeO2構造体触媒は高い熱エネルギー制御を示し、メタン変換特性も高い性能を示した。また、大きな熱エネルギーの供給を必要とするアンモニア分解反応では、K-Ru/CeO2触媒が高い性能を示した。そして、無電解めっき法でステンレス製フィン基材に調製したNi/Al2O3触媒は、ドライ改質反応に高い炭素析出耐性を示すことが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

再生可能エネルギー由来のグリーンアンモニアの分解反応で製造されるH2を用い、産業プロセスから排出されるCO2の処理とその活用を図ることが本研究の目的である。本研究の推進で得られた知見から、熱エネルギーの制御管理が重要となるCO2のメタン化反応とアンモニアの分解反応に対して、それぞれすぐれた触媒特性を示す構造体触媒が創製できた。CO2処理の新しい展開性を開く成果であり、産業プロセスの発展に貢献することが考えられる。また、ドライ改質反応における析出炭素の抑制方法に関した有意義な指針も得られた。

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

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 10件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Chulalongkorn University/Mahidol University(Thailand)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Auto-methanation of Carbon Dioxide: A Novel Route for Transforming CO2 over Ni-based Catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Fukuhara Choji、Ratchahat Sakhon、Suzuki Yuji、Sudoh Masao、Watanabe Ryo
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 3 ページ: 196-199

    • DOI

      10.1246/cl.180894

    • NAID

      130007607581

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 物質・熱移動の促進による触媒反応場のプロセス強化(PI)2019

    • 著者名/発表者名
      福原長寿
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 61 ページ: 9-15

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a powerful CO2 methanation process using a structured Ni/CeO2 catalyst2018

    • 著者名/発表者名
      S.Ratchahat, M.Sudoh, Y.Suzuki, W.Kawasaki, R.Watanabe, C.Fukuhara
    • 雑誌名

      Journal of CO2 Utilization

      巻: 24 ページ: 210-219

    • DOI

      10.1016/j.jcou.2018.01.004

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An easy and effective method for the intercalation of hydrophobic natural dye into organo-montmorillonite for improved photostabilitycarbon capture2018

    • 著者名/発表者名
      Y.Kohno, T.Taguchi, M.Shibata, Y.Tomita, C.Fukuhara, Y.Maeda
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 116C ページ: 168-173

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2018.01.027

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] プロパン脱水素反応のための硫酸処理した金属酸化物触媒における活性種2017

    • 著者名/発表者名
      R.Watanabe, N.Hirata, C.Fukuhara
    • 雑誌名

      Journal of the Japan Petroleum Institute

      巻: 60 号: 5 ページ: 223-231

    • DOI

      10.1627/jpi.60.223

    • NAID

      130006039454

    • ISSN
      1346-8804, 1349-273X
    • 年月日
      2017-09-01
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a novel synthesis-gas production system combining with carbon capture2017

    • 著者名/発表者名
      W.Kawasaki, K.Hidenori, S. Ratchahat, R.Watanabe, C.Fukuhara
    • 雑誌名

      Journal of CO2 Utilization

      巻: 22 ページ: 91-96

    • DOI

      10.1016/j.jcou.2017.08.021

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水素の製造と利用のための構造体触媒反応システム2017

    • 著者名/発表者名
      福原長寿
    • 雑誌名

      水素エネルギーシステム

      巻: 42(2) ページ: 76-82

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel nickel-based structured catalyst for CO2 methanation: a honeycomb-type Ni/CeO2 catalyst to transform greenhouse gas into useful resources2017

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Ryo Watanabe, Kotaro Hayakawa, Yuji Suzuki, Wataru Kawasaki
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A: General

      巻: 532 ページ: 12-18

    • DOI

      10.1016/j.apcata.2016.11.036

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a noble-structured catalyst for methane decomposition to produce pure hydrogen2017

    • 著者名/発表者名
      Wataru Kawasaki, Hidenori Kato, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46 ページ: 211-214

    • NAID

      130005317094

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of promoter addition on water gas shift property over structured-type iron oxide catalyst2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Shuhei Watanabe, Nozomu Hirata, Choji Fukuhara
    • 雑誌名

      Catalysis Letters

      巻: 146(12) 号: 12 ページ: 2478-2484

    • DOI

      10.1007/s10562-016-1872-9

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance of non-stoichiometric perovskite catalyst AxCrO3-δ, A: La, Pr, N ) for dehydrogenation of propane under steam condition2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Masahiro Tsujioka, Choji Fukuhara
    • 雑誌名

      Catalysis Letters

      巻: 146(12) 号: 12 ページ: 2458-2467

    • DOI

      10.1007/s10562-016-1876-5

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Estimation of heat and mass transfer of structured catalyst system for CO2 methanation2018

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Yuji Suzuki, Ryo Watanabe, Masao Sudoh, Sakhon Ratchahat
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Chemical Reaction Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Advantage of structured catalyst system for CO2 methanation under extremely high flow rate2018

    • 著者名/発表者名
      Sakhon Ratchahat, Masao Sudoh, Yuji Suzuki, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 25th International Symposium on Chemical Reaction Engineering
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] A structured nickel-based catalyst with high performance and tolerance to coke deposition in naphthalene steam reforming for biomass-gasification process2018

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Ryo Watanabe, Kota Matsuzawa, Mio Yokoe, Kenji Asaoka, Hidekiyo Suyama, Shuichiro Suzuki
    • 学会等名
      The 8th Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Alkali promotion of iron oxide based catalyst for water gas shift reaction2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Kengo Tajima, Yuya Fushimi, Nozomu Hirata, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Tokyo COnference on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of honeycomb-type Ru-based catalyst for NH3 decomposition, with mass processing ability of raw materials2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Kawase, Kimihito Suzuki, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Tokyo COnference on Advanced Catalytic Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Advanced catalytic reforming system contributing to hydrogen production2018

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara
    • 学会等名
      SCEJ 83nd Annual Meeting, International Symposium(K-4)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] (Requested talk) Novel catalytic property of structured catalyst prepared by wet-type chemical deposition2017

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The SCEJ 82nd Annual Meeting
    • 発表場所
      Shibaura Institute of Technology, Toyosu, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Investigation of CO2 methanation performance over a structured catalyst system under fluctuating reaction condition2017

    • 著者名/発表者名
      S.Ratchahat, M.Sudoh, Y.Suzuki, R.Watanabe, C.Fukuhara
    • 学会等名
      The 47th Petrolium-Petrochemistry Symposium of JPI
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Innovative chemical reaction system contributing to issue of energy and environment2017

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Chemical Reaction Engineering Symposium (APCRE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of honeycomb-type CO2 methanation reactor with advantage of hest and mass transfers2017

    • 著者名/発表者名
      S.Ratchahat, M.Sudoh, Y.Suzuki, R.Watanabe, C.Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Chemical Reaction Engineering Symposium (APCRE2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-thermal reforming property of Ni-based structured catalyst for dry reforming of methane2017

    • 著者名/発表者名
      K.Hirao, W.Kawasaki, Y.Kohno, R.Watanabe, C.Fukuhara
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sulfation treatment to transition metal oxide on propane dehydrogenation property2017

    • 著者名/発表者名
      N.Hirata, R.Watanabe, A.Maezawa, Y.Kohno, C.Fukuhara
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of alkali metal addition to iron oxide structured catalyst for water gas shift property2017

    • 著者名/発表者名
      R.Watanabe, K.Tajima, N.Hirata, Y.Kohno, C.Fukuhara
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IR observation in methylcyclohexane dehydrogenation over Pt/TiO2 and Pt/Al2O3 catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      K.Watanabe, Y.Bandai, R.Watanabe, Y.Kohno, C.Fukuhara
    • 学会等名
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Promotion effect of heat and mass transfer characteristics on CO2 methanation over the structured Ni/CeO2 catalyst2016

    • 著者名/発表者名
      Sakhon Ratchahat, Yuji Suzuki, Kotaro Hayakawa, Ryo Watanabe, Yoshiumi Khono, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 46th Petrol.-Petrochem. Symp. of JPI
    • 発表場所
      Kyoto Research Park, Kyoto, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of promoter addition on water gas shift property of iron-oxide type structured catalyst2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Shuhei Watanabe, Nozomu Hirata, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 9th International Conference on Environmental Catalysis
    • 発表場所
      Newcastle City, Australia
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] メタンを製造する方法、及び製造システム2018

    • 発明者名
      福原長寿
    • 権利者名
      福原長寿
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-159398
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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