電気伝導性材料を利用した触媒反応の電気的制御法の開発

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07555242
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 亀山 秀雄 東京農工大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10114448)
• 研究分担者: 松本 英之 日揮(株), 技術開発本部, 部長 ; 山本 協子 東京農工大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30191399)
• キーワード: 電気伝導性触媒、 / 触媒反応制御、 / 省エネルギー、 / 陽極酸化 / バリスター / 酸化ルテニウム、 / アセトン、 / コロナ放電、

研究概要

1.電気伝導性蝕媒体による反応制御の結果
絶縁物であるアルマイトの上に触媒効果がある電気伝導性材料(酸化ルテニクム、バリスター材料、超伝導物質、各種の半導体材料など)を担持させ、触媒と電気伝導性物質を混合させたものを担持させるることで、反応表面のみに電気エネルギーを供給することができた。酸化ルテニウムペーストを使用した場合の結果では、触媒を塗布した石英板を反応プローブに固定し、触媒面の温度を放射温度計を用いて測定し、石英板上の両端にから直流電流を0.1Aから0.5Aの範囲(0.4W〜6W相当)で流した。そのプローブを反応器内に設置し、反応器温度を200°Cから400°Cの範囲の所定の温度に設定し、600ppmの濃度に空気で希釈したアセトンを反応面に垂直に流し微分反応管として、触媒に通電しない場合と通電した場合の触媒面当りの反応速度を求めた。その結果、同じ触媒表面温度でも通電している場合のほうが反応速度が高い値を示した。このことは、反応速度の上昇が温度効果以外に通電によってもたらされていることを示めすものである。
2.反応における放電効果
反応場に電気エネルギーを送りこむ方法に、触媒面上で放電させる方法がある。内部フィンを持つ円官管の内側を触媒化したアルマイト触媒の中心に絶縁棒を挿入し、両物体管に数kVの電圧をかけて反応させる反応管使用した。この反応管内に300ppmのアセトンを含む空気を流し、30°Cで反応させた結果、電圧をかけない場合は、全く反応しないが、高電圧をかけるとアセトンの分解反応が進行することを示した。これは、常温化でVOC(揮発性有機排ガス)を分解処理できる触媒装置の実用化の可能性を示している。中心に設置する絶縁棒は、多孔質なものより、平らな方が効果が少ない電気エネルギーで済むことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] P.Gastauer,and H.Kameyama: "Combination of the Isopropanol/Acetone/Hydrogen Cycle and the Cyclohexane/Benzene/Hydrogen Chemical Heat Pump" Int.Symposium on Energy,Environment and Economics,Melbourne,Australia. 120-125 (1995)
• [文献書誌] K.Mutata and H.Kameyama: "Performance of Chemical Heat Pump with Reaction Couple of Benzene Hydrogenation and Cyclohexane Dehydrogenation" Proceedings of International Hydrogen and Clean Energy Symposiun. 1. 313-317 (1995)
• [文献書誌] Hideo Kamevama: "Solar-driven Chemical Heat Pump" Int.Chem.Cong.of Pacific Basin Societirs,Honolulu,Hawaii.ENVR345a (1995)
• [文献書誌] 寺井聡,亀山秀雄: "プレート状アルミナ触媒の細孔制御に関する研究" 化学工学論文集,. 21. 1069-1074 (1995)
• [文献書誌] Kyu.Mutata and Hideo.Kameyama: "Performance of a Tube Wall Type Reactor for Transforming Heat Energy into Chemical Energy Efficiently" Int.J.of Hydrogen Energy. 21. 201-205 (1996)
• [文献書誌] 村田究、亀山秀雄: "陽極酸化プレートの管壁触媒への応用" 表面技術. 47(2)(印刷中). (1996)
• [文献書誌] 亀山秀雄、小島紀徳 共著: "資源・エネルギーリサイクル" 培風館, 250 (1996)