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産業排出CO2ガスの高度で高効率な資源変換を図る革新型触媒反応システムの開拓

研究課題

研究課題/領域番号 17H01894
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境技術・環境負荷低減
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 河野 芳海  静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959)
渡部 綾  静岡大学, 工学部, 准教授 (80548884)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2017年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード構造体触媒 / 膜分離 / メチルシクロヘキサン / メタン化反応 / 水素 / 反応システム / 触媒・化学プロセス / 再生可能エネルギー / 温室効果ガス削減 / 反応・分離 / 物質・熱移動 / 構造体触媒システム / 反応・分離工学
研究成果の概要

本研究で得られた第一の成果は、エネルギーキャリアであるメチルシクロヘキサン(MCH)の脱水素反応に対してPt/TiO2触媒が優れた性能を示すことを見出し、新しい触媒系を開拓したことである。第二の成果は、CO2のメタネーション反応に対してNi/CeO2構造体触媒の構造様式を変えることで、反応場の熱制御を行ないつつ大量で迅速なCO2処理を可能にしたことである。第三の成果は、MCHの脱水素反応とメタネーションを組み合わせた複合系触媒反応システムの特性予測に成功し、反応工学の新指針を得たことである。この三つの成果は、再生可能エネルギー利用型の新規な触媒反応システムの設計に資するものである。

研究成果の学術的意義や社会的意義

低炭素社会の実現に向けて、再生可能エネルギー由来のクリーンな資源を用いてCO2の削減とその資源化と活用が求められている。本研究で得られた成果は、再エネ由来の水素キャリアから製造する水素を原料とし、産業プロセスから排出されるCO2の削減とそのメタン資源化を図る新しい触媒反応システムの提案につながるものである。それゆえ、得られた成果は今後の水素化社会と低炭素社会の構築に向けた技術開拓に貢献することが充分に期待できる。また、MCH脱水素反応やメタネーション反応に対して新しい触媒系と反応系が確立できたことは、当該分野における学術的活性化を促進する。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 15件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 22件、 招待講演 2件) 産業財産権 (2件)

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

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Auto-methanation for transition-metal catalysts loaded on various oxide supports: A novel route for CO2 transformation at room-temperature and atmospheric pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Fukuhara Choji、Kamiyama Asuka、Itoh Mikito、Hirata Nozomu、Ratchahat Sakhon、Sudoh Masao、Watanabe Ryo
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science

      巻: 219 ページ: 115589-115589

    • DOI

      10.1016/j.ces.2020.115589

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Theoretical study of oxygen adsorption energy on supported metal cluster using d-band center theory and HSAB concept2020

    • 著者名/発表者名
      Miura Kazuya、Watanabe Ryo、Fukuhara Choji
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 696 ページ: 121601-121601

    • DOI

      10.1016/j.susc.2020.121601

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photocatalytic uphill conversion of natural gas beyond the limitation of thermal reaction systems2020

    • 著者名/発表者名
      Shoji Shusaku、Peng Xiaobo、Yamaguchi Akira、Watanabe Ryo、Fukuhara Choji、Cho Yohei、Yamamoto Tomokazu、Matsumura Syo、Yu Min-Wen、Ishii Satoshi、Fujita Takeshi、Abe Hideki、Miyauchi Masahiro
    • 雑誌名

      Nature Catalysis

      巻: 3 号: 2 ページ: 148-153

    • DOI

      10.1038/s41929-019-0419-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deactivation factor of CuCl2-KCl/Al2O3 catalyst for ethylene oxychlorination in a commercial-scale plant2020

    • 著者名/発表者名
      Ohashi Tomokazu、Someya Sae、Mori Yoshihiko、Asakawa Tetsuo、Hanaya Makoto、Oguri Motohiro、Watanabe Ryo、Fukuhara Choji
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A: General

      巻: 589 ページ: 117205-117205

    • DOI

      10.1016/j.apcata.2019.117205

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis of Activation Energy of Hydrocarbon Oxidation Reaction Using Supported Pt Catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Miura Kazuya、Kimata Fumikazu、Watanabe Ryo、Fukuhara Choji
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 52 号: 6 ページ: 536-544

    • DOI

      10.1252/jcej.18we315

    • NAID

      130007665272

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 年月日
      2019-06-20
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of active species for propane dehydrogenation with hydrogen sulfide co-feeding over transition metal catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Ryo、Hirata Nozomu、Miura Kazuya、Yoda Yuta、Fushimi Yuya、Fukuhara Choji
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A: General

      巻: 587 ページ: 117238-117238

    • DOI

      10.1016/j.apcata.2019.117238

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auto-methanation Performance of Structured Ni-type Catalyst for CO2 Transformation2019

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

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 5 ページ: 441-444

    • DOI

      10.1246/cl.190025

    • NAID

      130007642542

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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
      2019 実績報告書 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] DFT Study for Supported Pt Catalysts Focusing on the Chemical Potential2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Miura, Fumikazu Kimata, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology

      巻: 16 号: 0 ページ: 209-213

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.209

    • NAID

      130007381534

    • ISSN
      1348-0391
    • 年月日
      2018-05-31
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 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
      2018 実績報告書 2017 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Auto-methanation of carbon dioxide with oxidation: a novel routefor CO2 transformation over supported metal catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Sakhon Ratchahat, Masao Sudoh, Ryo Watanabe
    • 学会等名
      The 18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structured Ni/CeO2 catalyst with high tolerant towards fluctuated operation of CO2 methanation2019

    • 著者名/発表者名
      Sakhon Ratchahat, Yuji Suzuki, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Congress on Catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-methanation of carbon dioxide: a novel route for CO2 transformation over Ni-based catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Sakhon Ratchahat, Asuka Kamiyama, Masao Sudoh, Ryo Watanabe
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Congress on Catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of co-supplying H2S on propane degydrogenation peformance of Fe-based catalyst2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Watanabe, Yuta Yoda, Nozomu Hirata, Choji Fukuhara
    • 学会等名
      The 8th Asia-Pacific Congress on Catalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-methanation over structured Ni-type catalyst for process intensification of carbon dioxide transformation2019

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Ryo Watanabe, Sakhon Ratchahat, Asuka Kamiyama, Masao Sudoh
    • 学会等名
      6th european conference on environmental applications of advanced oxidation processes
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Auto-methanation of carbon dioxide over Ni-based catalyst: a novel route for CO2 transformation with oxidation2019

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Sakhon Ratchahat, Yuji Suzuki, Masao Sudoh, Ryo Watanabe
    • 学会等名
      6th european conference on environmental applications of advanced oxidation processes
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A powerful CO2 methanation reactor with Ni/CeO2 structured catalyst: estimation of mass and heat transfer profiles2018

    • 著者名/発表者名
      Choji Fukuhara, Ryo Watanabe, Sakhon Ratchahat, Masao Sudoh
    • 学会等名
      23rd International Conference on Chemical Reactors
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co-feeding effect of H2S on propane dehydrogenation performance of transition metal (Fe, Co, Ni) catalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Hirata, Yuya Fushimi, Yoshiumi Kohno, 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
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a novel catalytic reaction system consisting of dry reforming and carbon capture parts2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshito Matsui, Wataru Kawasaki, Ryo Watanabe, Yoshiumi Kohno, 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
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [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
    • 国際学会
  • [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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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 実績報告書
    • 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2019

    • 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
      2019-160190
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [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: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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