2002 年度実績報告書

太陽熱/化学燃料転換のための低温作動型メタン改質触媒デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号	13780404
研究機関	新潟大学
研究代表者	児玉竜也新潟大学, 工学部, 助教授 (60272811)
キーワード	集光太陽熱 / 化学燃料 / 太陽エネルギー転換 / 吸熱反応 / メタン改質触媒 / 水素製造 / 金属発泡体 / 改質器
研究概要	吸熱反応であるメタンの二酸化炭素改質反応(CH_4+CO_2→2CO+2H_2)に集光太陽熱をプロセスヒートとして吸収させることで、製造燃料の持つエネルギーを原料メタンと比較して25%程度、太陽エネルギーによって増大させることが可能である。触媒を担持したセラミック発泡体プレート(触媒デバイス)に集光を直接照射し、これに反応ガスを流通して改質を行う大型のソーラー改質器が、欧米で既に開発されているが、この改質器を日本等の温帯地域で有効に利用するには、さらに高活性の触媒デバイスが必要である。本研究では、従来のセラミック発泡体に替えて、熱伝導効率の高い金属発泡体をデバイスに使用することが有効と考え、検討を行った。今年度は、昨年度に開発したRu/γ-Al_2O_3担持型Ni-Al-Cr合金発泡体(高温耐久性)の触媒デバイスについて合成条件を検討し、反応活性をさらに向上させることができた。今年度の研究成果の総括として、下記の2点が見出された。 1)本研究のRu/γ-Al_2O_3担持金属発泡体は、太陽集光のエネルギー密度が低い場合に従来のRu/γ-Al_2O_3担持セラミック発泡体を超える反応効率を実現する。集光のエネルギー密度が200kW/m^2程度のとき、従来の触媒デバイスではエネルギー転換率が高々45%程度であるのに対し、本研究の金属発泡体触媒デバイスでは70%を超えるエネルギー転換率を達成することができた。コスト的にも高価なRhに替えて、より安価なRuを使用できるので触媒デバイスのコストダウンができる。 2)本研究の金属発泡体触媒デバイスは、集光のエネルギー密度が高い場合においても、そのエネルギー分布が不均一なときに、従来のセラミック発泡体よりも高い反応効率を実現する。これらの特性は金属発泡体の良熱伝性によるものと考えられる。200kW/m^2の集光エネルギー密度は、日本等の温帯地域で1000倍程度の集光で容易に達成できる。実用化のためには、今後、本反応デバイスの大型化による反応試験が必要である。

研究成果
(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] 児玉竜也: "Nickel Catalyst Driven by Direct Light Irradiation for Solar CO_2-Reforming of Methane"Energy & Fuels. 16. 1016-1023 (2002)
[文献書誌] 児玉竜也: "Fluidized Bed Coal Gasification with CO_2 under Direct Irradiation with Concentrated Visible Light"Energy & Fuels. 16. 1264-1270 (2002)
[文献書誌] 児玉竜也: "Catalytically Activated Metal Foam Absorber for Light-to-Chemical Energy Conversion via Solar Reforming of Methane"Energy & Fuels. 17. 13-17 (2003)
[文献書誌] 児玉竜也: "Stepwise Production of CO-Rich Syngas and Hydrogen via Solar Methane Reforming by using a Ni(II)-Ferrite Redox System"Solar Energy. (発表予定). (2003)
[文献書誌] 児玉竜也: "Solar CO_2-Reforming of Methane Driven by Direct Light Irradiation of Foam Catalysts"Proceedings of the 5th International Symposium on CO_2 Fixation and Efficient Utilization of Energy. 153-157 (2002)
[文献書誌] 木山淳: "New Catalytically-Activated Metal/Ceramic Foam Absorbers for Solar Reforming Receiver-Reactor"Proceedings of the 11th SolarPACES International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies. 337-343 (2002)

2002 年度 実績報告書

太陽熱/化学燃料転換のための低温作動型メタン改質触媒デバイスの開発

研究代表者

児玉 竜也 新潟大学, 工学部, 助教授 (60272811)

研究成果

[文献書誌] 児玉 竜也: "Nickel Catalyst Driven by Direct Light Irradiation for Solar CO_2-Reforming of Methane"Energy & Fuels. 16. 1016-1023 (2002)

[文献書誌] 児玉 竜也: "Fluidized Bed Coal Gasification with CO_2 under Direct Irradiation with Concentrated Visible Light"Energy & Fuels. 16. 1264-1270 (2002)

[文献書誌] 児玉 竜也: "Catalytically Activated Metal Foam Absorber for Light-to-Chemical Energy Conversion via Solar Reforming of Methane"Energy & Fuels. 17. 13-17 (2003)

[文献書誌] 児玉 竜也: "Stepwise Production of CO-Rich Syngas and Hydrogen via Solar Methane Reforming by using a Ni(II)-Ferrite Redox System"Solar Energy. (発表予定). (2003)

[文献書誌] 児玉 竜也: "Solar CO_2-Reforming of Methane Driven by Direct Light Irradiation of Foam Catalysts"Proceedings of the 5th International Symposium on CO_2 Fixation and Efficient Utilization of Energy. 153-157 (2002)

[文献書誌] 木山 淳: "New Catalytically-Activated Metal/Ceramic Foam Absorbers for Solar Reforming Receiver-Reactor"Proceedings of the 11th SolarPACES International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies. 337-343 (2002)

2002 年度実績報告書

児玉竜也新潟大学, 工学部, 助教授 (60272811)

[文献書誌] 児玉竜也: "Nickel Catalyst Driven by Direct Light Irradiation for Solar CO_2-Reforming of Methane"Energy & Fuels. 16. 1016-1023 (2002)

[文献書誌] 児玉竜也: "Fluidized Bed Coal Gasification with CO_2 under Direct Irradiation with Concentrated Visible Light"Energy & Fuels. 16. 1264-1270 (2002)

[文献書誌] 児玉竜也: "Catalytically Activated Metal Foam Absorber for Light-to-Chemical Energy Conversion via Solar Reforming of Methane"Energy & Fuels. 17. 13-17 (2003)

[文献書誌] 児玉竜也: "Stepwise Production of CO-Rich Syngas and Hydrogen via Solar Methane Reforming by using a Ni(II)-Ferrite Redox System"Solar Energy. (発表予定). (2003)

[文献書誌] 児玉竜也: "Solar CO_2-Reforming of Methane Driven by Direct Light Irradiation of Foam Catalysts"Proceedings of the 5th International Symposium on CO_2 Fixation and Efficient Utilization of Energy. 153-157 (2002)

[文献書誌] 木山淳: "New Catalytically-Activated Metal/Ceramic Foam Absorbers for Solar Reforming Receiver-Reactor"Proceedings of the 11th SolarPACES International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies. 337-343 (2002)