| 研究課題/領域番号 |
22K12447
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
田邉 秀二 長崎大学, 工学研究科, 教授 (50171814)
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| 研究分担者 |
中越 修 長崎大学, 工学研究科, 助教 (00374687)
佐野 秀明 長崎大学, 工学研究科, 助手 (10253634)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2024年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | トランジェント法 / スチームリフォーミング / シクロヘキサン / 水素製造 / ニッケル触媒 / マンガン触媒 / 合金 / ナノ粒子 / 過渡応答法 / バイオマス / 水素 / ニッケル / マンガン / BTG |
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| 研究開始時の研究の概要 |
木質バイオマスから水素を取り出す事のできるスチームリフォーミング反応（水蒸気改質反応）を、より低温（500℃以下）で進めることができる固体触媒の探索と、その反応メカニズムを明らかにします。低温でこの反応を行うと、表面に炭素が析出し、短時間で活性を失い、水素を作り出すことができなくなります。しかし、触媒に酸素供給を促進する元素を添加することで炭素析出を防ぐことができ、低温でも活性を失わず、反応が進行するはずです。この研究では、酸素供給を促進する元素を探索し、本当にそのような反応が進行しているのかを分光法を使って明らかにし、触媒設計の指標を提案します。
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| 研究実績の概要 |
木質バイオマスからスチームリフォーミングを利用し水素を取り出す技術は、水素を中心とした新しいエネルギー供給、消費システムの実現のために、また、エネルギー循環や地球温暖化抑止の観点から、非常に重要である。本研究では、この反応を低温で実現するための触媒としてNi-Mn触媒を使用しているが、NiにMnを加えることで，飛躍的に水素の発生量が増加した。この原因を探るために、四重極質量分析計を備えたトランジェント法で、反応メカニズムを検討した。
木材からの熱分解で発生するタールを効率よく分解し、水と反応させるためには、有効な触媒が必須であり、タールの主成分である炭化水素の炭素間の結合、あるいは炭素ー水素の結合を効率よく切断するためには、Niなどが利用されている。実際のタール成分は分子量が異なった炭化水素であり、これを原料としても、生成物から反応メカニズムを推測することは難しいため、この研究ではタールモデル化合物としてシクロヘキサンを用いている。シクロヘキサンとスチームを500℃に設定した触媒表面へ交互に供給し、発生する化合物から反応メカニズムを検討した。
水素の発生は、シクロヘキサン導入後すぐに起こるが、CO, CO2の生成は、Mnを含んでいる場合、スチームを導入しても起こりにくい。しかし、Niのみであれば、シクロヘキサン導入後のスチーム導入で、すぐにCO, CO2が生成した。この違いから、MnがNiに含まれていると、吸着した炭化水素の炭素ー水素の結合を切ることができるが、炭素間の結合は切断できない。Niのみであれば、炭素間の結合を切ることができ、大量の炭素が触媒表面上に堆積している、と考察した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
シクロヘキサンとスチームを用いたトランジェント法では、Ni触媒とNi-Mn触媒の違いが明らかになっており、その結果を論文に投稿し、採択、掲載された。
現在に2報目を投稿しており、研究の進捗は概ね順調であると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
トランジェント法を行っているとき、IRスペクトルを用いた検証がまだできていない。今後はIn-situ実験を中心に行う予定である。
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