| 研究概要 |
化学産業では、エネルギー消費ならびに環境負荷の大幅低減を果たす革新的プロセスの提案・実現が緊急の課題となっている。「膜界面」は物質間の隔離、成分の選択的透過や化学平衡の制御、さらには触媒作用などの機能を有するので、これらの機能の組合せ・集積により、上記革新的プロセスの実現が期待できる。"チューブ状無機膜リアクター"は、耐薬性が高く、高温・高圧にも供することができるうえ、集積化や小型化が容易であり、触媒を担持することで様々は反応に利用されている。しかし現状では昇温・加熱には電気炉等を用い、系全体を加熱するため、エネルギー効率が悪く、小型化のメリットが生かせないなどの問題点がある。本研究では、昇温・加熱方法として、マイクロウェーブを利用し、"チューブ状無機膜リアクター"に最適な、選択・均一加熱方法・条件を見いだし、システム設計の容易な反応装置の構築を目指す。本年度は、以下の項目に関して実験・検討を行い,成果を得ることができた。
(1).電磁界シミュレーションによるチューブ状反応器の均一マイクロ波照射法の開発
チューブ表面にTEM00モードの電磁界が形成される共振空洞(キャビティ)の設計をおこない、チューブ表面上の触媒層のみを均一に加熱できる条件を導出した。(特許出願)
(2).チューブ状反応器の製作と加熱特性の取得
シミュレーションで得られたキャビティを有する化学反応実験装置の製作を行った。製作した装置により、多孔質アルミナチューブ(長さ200mm-外形φ10mm厚2mm)表面中央部に長さ80mmのパラジウムを形成した貴金属触媒の選択・均一加熱を行った。その結果500℃/minの急速昇温かつ、±10℃以下の温度均一性を得ることができた。
(3).マイクロウェーブを用いた、チューブ状無機膜からの活性酸素生成法の開発
触媒として活性酸素を含む12CaO・7Al_2O_3を用い、内部の活性酸素の気相放出を試みた。(特許出願)
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