低温プラズマ・紫外光照射によるメタン改質

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03913
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19020:熱工学関連
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 森吉 泰生 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40230172)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: メタンスリップ / 炭素析出

研究成果の概要

天然ガスの主成分であるメタンは地球温暖化係数が25と高く，不完全燃焼などで排出される未燃メタンの排出を抑制する必要がある．そこで，燃料として吸入するメタンを簡易に改質することで，温暖化係数の低い燃料にすることを提案した．このために低温プラズマを利用し，メタン転化率45%，水素濃度32%，極短パルスの電源を導入し12%の効率が得られ，大気圧でも放電を確認できた．
定容容器を使った燃焼試験から改質ガスの燃焼期間短縮と未燃メタンおよびCO濃度の低下を確認した．燃焼期間は通常のメタンに比べて相対値で20%短縮．未燃メタンは60％低減した．

自由記述の分野

熱流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

天然ガスは燃焼時の二酸化炭素排出が少ないことから，エネルギー資源として重要視されている．一方で，天然ガスの主成分であるメタンは地球温暖化係数が高く，不完全燃焼などで排出される未燃メタン（メタンスリップと呼ぶ）の排出を抑制する必要がある．メタンスリップの低減には触媒等を使った後処理が考えられるが，高効率燃焼方式はメタンの特性を生かした希薄燃焼で排ガス温度が低く困難である．そこで，燃料として吸入するメタンを改質することを提案した．低温プラズマを照射することで，メタンを簡単に高効率に変化することができた．これを吸気前の燃料に応用することで，メタンスリップを低減することが可能になる．