2020 年度研究成果報告書

金属触媒効果の強化による超高効率ガス燃料製造が可能な高速低温ガス化技術の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	18KK0408
研究種目	国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(A))
配分区分	基金
研究分野	反応工学・プロセスシステム
研究機関	東京農工大学
研究代表者	伏見千尋東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50451886)
研究期間 (年度)	2019 – 2020
キーワード	熱分解 / ガス化 / ダウナー反応器 / 流動層 / 気体燃焼製造
研究成果の概要	ダウナー（気固下降流）型熱分解炉の上部から、900Cに加熱した黒鉛粒子を供給し石炭の熱分解・水蒸気ガス化実験した。加熱粒子にタールが迅速吸着し問題であるタールの放出を抑制できた。供給した炭素量が少ないときは、炭素粒子量の増加に伴い、初期ガス化速度が上昇した。FI-IRによる表面分析の結果炭素粒子表面に-OH,C=O結合のわずかな増加がみられた。炭素の反応性は、チャー >>> ガス化後の付着炭素 > 熱分解後の付着炭素 > 炭素粒子、の順であることを明らかにした。タール改質反応の後のチャーのガス化の反応性はH2Oの方がCO2より高いが、これはC-O構造が多く存在したことが理由として考えられる。
自由記述の分野	化学エネルギー工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	炭素系資源のガス化によるガス燃料（主にH2とCO）の生成効率指標として冷ガス効率があるが、これまで熱力学的に低温で効率が上がることが示唆されていた。しかし、低温でのガス化では、反応初期に生成するタールの処理と、チャーの反応性が低いことが問題となっている。本研究では熱分解時に反応温度まで加熱した粒子を供給し、初期のタールの粒子への付着挙動やその付着炭素のガス化反応特性を初めて明らかにした。ここで得られた知見は、炭素リサイクルの反応器として近年着目されているバイオマスや炭素系廃棄物（廃プラスチックや廃タイヤなど）の低温ガス化炉にもそのまま適用可能である。