表面凹凸粒子間隙が創り出すナノ空間の工学利用：触媒充填層反応器への展開

• 研究課題/領域番号: 24K17550
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 渡部 花奈子 東北大学, 工学研究科, 助教 (30847249)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2026年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 粒子充填層反応器 / 表面凹凸粒子 / フローリアクター / 圧力損失

研究開始時の研究の概要

管型反応器に機能性表面を有する微粒子を充填した粒子充填層反応器(Packed-bed reactor)は、高い比表面積、低い操作コストなどの利点を有するが、圧力損失が極めて高く、目的反応を進行させるためのエネルギーロスが大きな課題である。機能性表面を維持したまま圧力損失の低減を達成できる充填粒子として、表面に凹凸を有する粒子を検討する。本粒子であれば、反応器内に密に充填した場合でも大きな粒子間隙が形成される。この粒子間隙は、流体の通り道となることで反応器全体の圧力損失を低減させることに加え、微小反応場としても工学利用可能となり、反応率の向上も期待できる。