研究課題
基盤研究(B)
これまでの研究で廃棄Alを利用した高圧水素の製造および回収に成功したが、その反応機構は明らかになっていなかった。そこで送液するNaOH水溶液濃度と設定圧力が高圧水素発生特性に及ぼす影響を検討した。そこでは、NaOH水溶液濃度が5.OMのとき、高圧水素発生挙動はいずれの設定圧力においてもほぼ同じであり、短時間で高圧水素を回収できた。NaOH水溶液濃度が1.OMのとき、臨界圧力(22.1MPa)以下の設定圧力では高圧水素の発生速度が比較的小さかったが、臨界圧力を超える30MPaの設定圧力下では5.OM-NaOH水溶液を使用した場合と同等の発生挙動を示した。これは反応場が亜臨界状態になり水がアルカリ水溶液の働きを補ったと考えられた。以上の結果は、廃棄Alと低濃度のアルカリ水溶液から高圧水素を容易に直接合成できる可能性を示唆した。上記の結果を参考に30MPa水素1kgおよびAl(OH)3 26kgを製造するときのシステムをエクセルギーについて計算した結果、システム全体のエクセルギー損失は150.9MJであった。そこでは、水素およびAl(OH)3製造プロセスのエクセルギー損失がシステム全体のエクセルギー損失に大きく影響していることがわかった。一方、従来の水素製造システム(天然ガスの水蒸気改質法)とAl(OH)3製造システムによる30MPa水素1kgおよびAl(OH)3 26kg製造時のエクセルギーフローでは、水素製造および圧縮に多量の電力を要することから発電のエクセルギー損失が大きく影響し、またAl(OH)3製造は非常に大きなエクセルギー損失があることがわかった。提案システムと従来システムを比較したところ、提案システムは従来システムよりエクセルギー損失を55%低減できることがわかった。
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