| 研究実績の概要 |
多孔質のもつ多様な機能（毛管力, 熱伝達・物質移動促進機能, 触媒担持機能）を利用して、熱源からの熱のみにより, 液体燃料から水素を発生させるパッシブプロセスにおいて、燃料の予熱、気化、反応の各段階に適した物性の異なる多孔質粒子を反応器内に積層設置することにより、各要素プロセスの制御性とプロセス全体の効率を向上させ、効率よく水素を得るための充填層内の熱流体現象の解明と反応器設計の指針を得ることを目的とする。
触媒を担持した多孔質粒子を反応管に充填し、管の下端を液体燃料に浸して燃料を含侵させ、管の上部側壁に熱を与えると、下方から順に(a)液体予熱域,(b)蒸発域,(c)反応域(乾燥域)の3領域が形成し、燃料は気化・反応して上端から流出する流れが誘起される。3領域の長さや安定性は充填層内の気液の圧力損失と毛管力との釣合いによって決まり、3領域の流動と伝熱により反応温度や反応収率などプロセスの性能が決まる。充填層及び粒子の特性値（毛管力、透過係数、気孔率）、液体飽和度(空隙部の液体含有率)の管長さ方向分布の加熱による変化が3領域の形成と流動に大きく影響する。
１年目(平成28年度)は、単一種類の多孔質粒子からなる充填層において、(a),(b),(c)3領域が安定して存在し, 液体と蒸気が定常的に安定して流れるための多孔質粒子の特性、反応管寸法、加熱量等の条件を実験と理論から明らかにした。また加熱区間にのみ粒子径と透過係数が大きい多孔質粒子を充填した複合多孔質層について予備的実験を行った。その結果、単一種類の小さな多孔質粒子を用いる場合より広い長さにわたり乾燥域が形成した状態で安定した流れが誘起されること、また乾燥域から流出する蒸気温度が高くなることなど、高い反応収率や熱利用効率が期待できる結果が得られた。
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