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2008 年度 実績報告書

電子励起された酸化物等の固体表面を用いた常温常圧触媒反応の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18360390
研究機関早稲田大学

研究代表者

関根 泰  早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (20302771)

キーワード非平衡放電 / メタンの酸化 / 触媒 / 低温化 / 水素製造
研究概要

現行の触媒反応は、反応温度が高く熱ロス、廃熱が問題になる。このような問題の解決策として、従来の触媒反応を静電場印加反応場中で行う反応を検討した。静電場印加により触媒や原料分子を活性化させ熱のみでの触媒反応では不可能だった低温域での反応を期待した。エタノールの水蒸気改質反応では、静電場印加により、いずれの触媒においても転化率が大幅に上昇した。上昇幅はPd、Rh、Ptの順で大きく、静電場印加によって150K以上低温化した。また、生成物選択性よりエタノールの水蒸気改質反応は、脱水素反応によりアセトアルデヒドが生成し、次に分解および水蒸気改質されてCO、CH4、H2が生成した。その後、COの水性ガスシフト反応により、CO2およびH2が生成した。以上のような反応経路は担持金属によって多少の差異は見られたものの、いずれの触媒においても静電場の印加によって水素生成量の増加する方向に変化し、総括での水蒸気改質反応が促進された。
またエタノール分解反応においても静電場印加によって、転化率は上昇した。しかし、その上昇幅はエタノール水蒸気改質反応よりも小さかったことから、反応系における水の存在が静電場効果を高めた可能性が示唆された。水性ガスシフト反応においても静電場印加により、転化率は大幅に上昇した。生成物はCO2とH2がほぼ1:1で生成した。メタンの水蒸気改質反応は温域では熱力学的に進行しないのだが、静電場を印加することによって転化率はRh / CeO2において最大30%程度まで上昇した。生成物はCO、CO2およびH2であった。
静電場の印加によって、行ったモデル反応全てにおいて転化率が上昇した。このことから従来の触媒反応では不可能な低温域での反応が可能となった。また、静電場印加によって反応経路に変化が生じる可能性が示唆された。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (8件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Oxidative coupling of methane on Fe doped La203 catalyst2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, K. Tanaka, E. Kikuchi, et al.
    • 雑誌名

      Energy and Fuels 23(2)

      ページ: 613-616

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergistic effect of Pt or Pd and perovskite oxide for water gas shift reaction2009

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, H. Takamatsu, E. Kikuchi, et al.
    • 雑誌名

      Applied Catalysis A : General 352

      ページ: 214-222

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High performance of Fe-K oxide catalysts for dehydrogenation of ethylbenzene to styrene with an aid of ppm-order Pd2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, R. Watanabe, M. Matsukata, E. Kikuchi
    • 雑誌名

      Catalysis Letters 125

      ページ: 215-219

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel oxidation reaction at ambient temperature and atmospheric pressure with electric discharge and oxide surface2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, S. Asai, E. Kikuchi, et. al.
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Science 63

      ページ: 5056-5065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective Utilization of Electrical Discharges for Hydrogen Production2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, E. Kikuchi, et. al.
    • 雑誌名

      Int. J. Plasma Environmental Science and Technology 2

      ページ: 72-75

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-Efficiency Dry Reforming of Biomethane Directly Using Pulsed Electric Discharge at Ambient Condition2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, E. Kikuchi, et. al.
    • 雑誌名

      Energy&Fuels 22

      ページ: 693-694

    • 査読あり
  • [学会発表] 電場印加反応場中での触媒反応によるエタノールの分解2009

    • 著者名/発表者名
      関根 泰, 富岡真彦, ○原口将征, 松方正彦, 菊地英一
    • 学会等名
      第8回GSGシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-03-10
  • [学会発表] 電場印加反応場での触媒反応によるエタノール等の分解2008

    • 著者名/発表者名
      関根泰, ○富岡真彦, 松方正彦, 菊地英一
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-29
  • [学会発表] 放電系と触媒反応系を組み合わせた水素製造システムに関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      関根 泰
    • 学会等名
      第102回触媒討論会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2008-09-26
  • [学会発表] Simultaneous dry reforming and desulfurization of bio-methane with non equilibrium electric dischargeat ambient temperature2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, J. Yamadera, M. Hatsukata, E. Kikuchi
    • 学会等名
      国際化学反応工学会議
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2008-09-09
  • [学会発表] Effective utilization of electrical field/discharges for hydrogen production2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, M. Tomioka, M. Matsukata, E. Kikuchi
    • 学会等名
      第5回国際環境触媒会議
    • 発表場所
      イギリス ベルファスト
    • 年月日
      2008-09-02
  • [学会発表] Catalytic Reaction in Electric Field for Ethanol Decomposition2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine
    • 学会等名
      PostICC国際触媒会議
    • 発表場所
      韓国 慶州
    • 年月日
      2008-07-21
  • [学会発表] Hydrogen production by catalytic reaction in electric field2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine
    • 学会等名
      PreICC国際触媒会議
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2008-07-10
  • [学会発表] Effective utilization of electrical discharges for hydrogen production2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Sekine, M. Matsukata, E. Kikuohi
    • 学会等名
      アメリカ化学会年会
    • 発表場所
      米国 ニューオリンズ
    • 年月日
      2008-04-07
  • [図書] メタン高度化学変換技術集成2008

    • 著者名/発表者名
      関根 泰
    • 総ページ数
      197-207
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [図書] 天然ガス資源とその応用技術2008

    • 著者名/発表者名
      関根 泰
    • 総ページ数
      201-207
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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