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官能基熱分解が駆動する炭化物の迅速水蒸気ガス化

研究課題

研究課題/領域番号 21360385
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 反応工学・プロセスシステム
研究機関九州大学

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)

研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2011年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2010年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2009年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
キーワードガス化 / 石炭 / バイオマス / 炭化物 / 官能基 / 水蒸気 / 水素 / タール
研究概要

前年度の研究によって得られた成果,すなわち,(1)900℃における平均反応速度が0.11/sを上回るチャーの迅速水蒸気ガス化のエビデンスを得たこと,(2)無触媒および含有金属種による触媒的ガス化が同時進行するLangmuir-Hinshelwood型並列反応速度モデルを実証したこと,を踏まえ,今年度は,熱重量分析装置を用いて豪州Loy Yang褐炭の低昇温速度域(3~20℃/min)における水蒸気ガス化について,1)精密な実験データに基づく反応速度解析,2)900℃まで熱分解したチャーのex-situガス化と600℃まで熱分解したチャーのin-situガス化の比較による迅速ガス化の実証,を検討した.反応速度解析結果から,ex-situガス化はゼロ次式で表される,すなわちチャーに含まれる金属種の触媒作用が主となりガス化が進行することがわかった.官能基熱分解がガス化に全く影響を与えない場合,ex-situガス化と熱分解の重量減少率の和がin-situガス化のそれと等しくなる.しかしながら,反応速度解析結果から推算した熱分解とex-situガス化による重量減少率の和とin-situガス化の重量減少率実験結果は全く異なるものであり,これは官能基熱分解がガス化速度の向上に寄与するためであることが判明した.触媒作用の影響を排除するため酸処理により金属を除去した同様の実験ではその効果(反応速度の差)がより顕著になり,さらに昇温速度の増加が700~850℃におけるin-situガス化速度を向上させることがわかり,例えば20℃/minでは,ex-situガス化の場合の2.1倍の反応速度が得られた.このように,高昇温速度域の迅速なin-situガス化を裏付けるものであり,かつ官能基熱分解駆動型ガス化の効果を600~900℃という連続した温度範囲において明瞭に示す反応機構解明の手がかりとなる重要なデータを得た

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (9件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A mechanistic study on kinetic compensation effect during low-temperature oxidation of coal chars2011

    • 著者名/発表者名
      Kongvui Yip
    • 雑誌名

      Proceedings of the Combustion Institute

      巻: 33 ページ: 1755-1762

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Volatilisation and catalytic effects of alkali and alkaline earth metallic species during the pyrolysis and gasification of Victorian brown coal.Part IX.Effects of volatile-char interactions on char-H_2O and char-O_2 reactivities2011

    • 著者名/発表者名
      Shu Zhang
    • 雑誌名

      Fuel

      巻: 90 ページ: 1655-1661

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of Gas-Phase Partial Oxidation of Nascent Tar from the Rapid Pyrolysis of Cedar Sawdust at 700-800℃2010

    • 著者名/発表者名
      Sou Hosokai
    • 雑誌名

      Energy & Fuels

      巻: 24 ページ: 2900-2909

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Alkali and Alkaline Earth Metallic Species on Biochar Reactivity and Syngas Compositions during Steam Gasification2010

    • 著者名/発表者名
      Kongvui Yip
    • 雑誌名

      Energy & Fuels

      巻: 24 ページ: 173-181

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid Gasification of Nascent Char in Steam Atmosphere during the Pyrolysis of Na- and Ca-Ion-Exchanged Brown Coals in a Drop-Tube Reactor2010

    • 著者名/発表者名
      Ondrej Masek, Sou Hosokai, Koyo Norinaga, Chun-Zhu Li, Jun-ichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Energy & Fuels 23

      ページ: 4496-4501

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic and Noncatalytic Mechanisms in Steam Gasification of Char from the Pyrolysis of Biomass2010

    • 著者名/発表者名
      Makiko Kajita, Tokuji Kimura, KoyoNorinaga, Chun-Zhu Li, Jun-ichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Energy & Fuels 24

      ページ: 108-116

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-Situ Reforming of Tar from the Rapid Pyrolysis of a Brown Coal over Char2010

    • 著者名/発表者名
      Toru Matsuhara, Sou Hosokai, Koyo Norinaga, Koichi Matsuoka, Chun-Zhu Li, Jun-ichiro Hayashi
    • 雑誌名

      Energy & Fuels 24

      ページ: 76-83

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Coproduction of clean syngas and iron from woody biomass and natural goethite ore2010

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kudo
    • 学会等名
      2010 International Symposium on Gasification and Its Application
    • 発表場所
      The Luigans(福岡県)
    • 年月日
      2010-12-07
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Energy/Material Co-Production by Pyrolysis/Reforming-Based Conversion of Biomass2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      8th China-Japan-Korea Joint Symposium on Carbon Materials to Save the Earth
    • 発表場所
      城島高原ホテル(大分県)
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A Mechanistic Study on Kinetic Compensation Effect during Low-temperature Oxidation of Coal Chars2010

    • 著者名/発表者名
      Kongvui Yip
    • 学会等名
      33rd International Symposium on Combustion
    • 発表場所
      清華大学(China)
    • 年月日
      2010-08-01
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Thermochemical integration and recuperation of carbon resources into energy/chemical platforms2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      5th International Symposium on Novel Carbon Resource Sciences
    • 発表場所
      Curtin University (Australia)
    • 年月日
      2010-04-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic and Non-Catalytic Mechanisms in Steam Gasification of Char from the Pyrolysis of Biomass2009

    • 著者名/発表者名
      Makiko Kajita, Tokuji Kimura, Koyo Norinaga, Chun-Zhu Li, Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      2009 Sino-Australia Symposium on Innovative Coal Utilisation
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2009-12-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] In-Situ Reforming of Tar from the Rapid Pyrolysis of a Brown Coal over Char2009

    • 著者名/発表者名
      Toru Matsuhara, Sou Hosokai, Koyo Norinaga, Koichi Matsuoka, Chun-Zhu Li, Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      2009 Sino-Australia Symposium on Innovative Coal Utilisation
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2009-12-09
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] NaおよびCaをイオン交換担持した褐炭の水蒸気存在下における迅速熱分解特性2009

    • 著者名/発表者名
      Masek Ondrei, 細貝総, 則永行庸, Chunzhu Li, 林潤一郎
    • 学会等名
      化学工学会第41秋季大会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2009-09-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Next Generation Coal Gasification : A Consideration from a Thermochemical Point of View2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      日本学術振興会・中国科学院30周年記念シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-09-15
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Rearrangement of Reactions in Coal Gasification and Reconfiguration of Gasifier2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Hayashi
    • 学会等名
      7th China-Japan-Korea Joint Symposium on Carbon Materials to Save the Earth
    • 発表場所
      Qindao, China
    • 年月日
      2009-08-31
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] Section II : Biomass Method in Nuclear Hydrogen Production Handbook (Series : Green Chemistry and Chemical Engineering), Ed.Xing L.Yan and Ryutaro Hino.2011

    • 著者名/発表者名
      Jun-ichiro Hayashi
    • 総ページ数
      939
    • 出版者
      CRC Press
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.carbonres.com

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.carbonres.com

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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