| 研究課題/領域番号 |
17H01340
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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 |
反応工学・プロセスシステム
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
林 潤一郎 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (60218576)
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| 研究分担者 |
工藤 真二 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (70588889)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
2020年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2017年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
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| キーワード | 炭素資源 / ガス化 / 反応機構 / 反応速度論 / 触媒 / アルカリ及びアルカリ土類金属 / バイオマス / 褐炭 / 炭化物ガス化 / カリウム / 触媒活性 / 接触水熱ガス化 / チャー / CO2ガス化 / マイクロ・メソ細孔 / 炭化物 / 速度論 / モデリング / 無触媒反応機構 / カリウム触媒 / 反応速度測定法 / 物質移動 / 炭素 / 反応速度モデリング / 二酸化炭素削減 / 化石資源 / 反応速度 / 無触媒および触媒反応 / 炭素質構造 / 二酸化炭素排出削減 |
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| 研究成果の概要 |
水蒸気あるいは二酸化炭素を反応剤とする炭化物のガス化速度は、原料に固有あるいは担持した金属種が触媒となるガス化と、それらが作用しない無触媒ガス化の速度の和として表される。本研究は、まず、無触媒ガス化はガス化率の全領域で一次の反応速度論に従い、ガス化中の反応速度定数は炭化物の物性変化に影響を受けない（一定である）ことを証明した。次に、炭化物中の金属種が触媒となるガス化速度論を研究し、ガス化率のほぼ全域（0～0.999）にわたってガス化速度を定量的に記述できるゼロ次反応モデル（触媒前駆体の存在、触媒の失活速度論、触媒失活要因となるシリカの挙動等を考慮）を構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオマスのガス化は次世代の合成ガス製造法として注目される。効率を最高に高めたガス化技術の開発には「反応機構に基づき、包括的かつ高精度の速度論」が欠かせない。本研究は、炭化物のガス化速度を構成する無触媒ガス化および触媒ガス化の双方について、従来明らかとなっていなかったチャーおよび触媒（金属種）の挙動とそれらの速度論との関係を定量的に解明し、今後の研究の新たなプラットホームとなる速度モデルを構築した。加えて、従来の多くの研究においてガス化速度が正しく測定されておらず、ガス化率に対する速度プロファイルは定量的にも定性的にも誤っていることを明らかにし、その問題を解決する方法を提示した。
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