| 研究課題/領域番号 |
18K05018
|
|---|
| 研究機関 | 東京理科大学 |
|---|
研究代表者 |
堂脇 清志 東京理科大学, 理工学部経営工学科, 教授 (50339115)
|
|---|
| 研究分担者 |
徐 維那 東京理科大学, 理工学部経営工学科, 助教 (10598767) [辞退]
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| キーワード | ハスクレイ / 鹿沼土 / アンモニア / 吸着試験 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度に引き続き、バイオ水素中に含まれる不純物除去について検討を行った。特に、前年度から吸着材として使用しているハスクレイにおけるアンモニア（サンプルガス濃度：10000ppm）の吸着試験を実施し、また、同じアロフェンを持つ天然資源である鹿沼土を利用したNH3の吸着性能試験、及び鹿沼土における硫化水素の吸着試験を行った。
その結果、まずハスクレイを利用したアンモニア吸着試験においては、40℃の吸着温度及び空間速度11000[1/h]において、8回連続で吸脱着試験を行った結果、1.00～2.90[g-NH3/100g-sorbent]となり、総じて吸脱着の回数が増加するにつれて吸着量が減少し、同じ吸着管内での再利用は難しいとの結論を得た。一方で、天然鉱物である鹿沼土については、同じく40℃及び及び空間速度520[1/h]において、3回の吸脱着試験を行った結果、1.85～2.32[g-NH3/100g-sorbent]となり、サイクル回数が増加するにつれて吸着性能の低下が確認された。
一方で、鹿沼土における硫化水素（サンプルガス濃度：197ppm）の吸着性能結果については、40℃の吸着温度及び空間速度220[1/h]において9.67E-04～8.48E-04[g-S/100g-sorbent]となり、アンモニアのときと同様にサイクル回数が増加するにつれて吸着性能の低下が確認された。
また、不純物の混合吸着の可能性を確認するために、硫化水素を吸着試験（3回）を行った後の同じ鹿沼土を用いて、アンモニアの吸着性能を確認したところ、40℃の吸着温度及び空間速度210[1/h]において、1.46～2.48[g-NH3/100g-sorbent]が吸着し、サイクル回数が増加するにつれて吸着性能の低下が確認されたものの、同じサンプルで酸性及びアルカリ性の同時吸着の可可能性が示唆された。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
鹿沼土における吸着材としての新しい可能性が見出されており、また、自主研究の一環として、水素吸蔵合金をフィルターにした水素純化技術やCFDシミュレーターを使用したプロセス設計等について、一連のシステムの構築ための要素開発は進んでいる。但し、同時吸着の可能性も含め、いくつかの測定実験が必要であると同時に、硫化水素の吸着試験においては、有意性を担保するために多くの試験を必要としていることも分かってきている。そのため、次年度が最終年度であることを考慮し、硫化水素の不純物除去に関して、引き続き実験を実施するものの、ある程度の試験結果を考慮した上で、硫化水素の不純物を含んだメタン発酵ガス（メタン：60％，二酸化炭素:40％を想定）からの混合ガスからの水素精製の方法について、検証していく予定である。
|
| 今後の研究の推進方策 |
本年度については、吸着試験の確認を引き続き行い、既に性能モデルについては大方修了しているCFDモデリングにより、吸着性能のプロセスを検証していく予定である。また、最終的には、アンモニア、硫化水素、塩素ガスの不純物を取り除くためのプロセス設計を行い、同時にライフサイクルアセスメントにより、環境影響評価を実施する予定である。一方、硫化水素の不純物を含んだメタン発酵ガス（メタン：60％，二酸化炭素:40％を想定）を実験とともに検証していくこととする。なお、最終的には純化できた水素を水素吸蔵合金に貯蔵するところまでを目指したいと考えており、これらの成果により、最終的な成果をまとめることとしたい。
|
