| 研究課題/領域番号 |
21K14456
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
福田 貴史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50734969)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 構造体触媒 / ３D積層造形 / 輸送現象 / 機械学習 / 粉末積層造形法 |
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| 研究実績の概要 |
2021年度にCFDシミュレーションにて検討した各種形状の構造体触媒について、反応試験（(i)気相のモデル反応：CH4/CO2改質反応）を実施した。空間速度（SV値）4000 [1/h]程度において、両者の反応性能が近い値をとり、格子＞単純ハニカム>球充填の序列に整合があることを確認した。しかしながら、SV値の増大とともに反応性能が低下する傾向は、反応試験ではCFDシミュレーションのそれよりも低下幅が有意に大きい結果であった。反応後の構造体触媒を切断し、LIBS（レーザ有機ブレークダウン分光法）による断面分析を行ったところ、表面から遠い位置の金属担持量が乏しいことが分かり、この理由として触媒調製時における金属前駆体液の含浸が構造体内部まで充分行き届いていなかったためと推測される。体積当たりで最大の反応性能を志向する際、構造体触媒への金属担持は内部までムラなく均一であることが、基礎データ取得の段階からも好ましい。構造体が多孔質であったこと、反応性能に再現性があったことから本課題の発見が遅れたが、調製時の脱気等の操作を加えることにより現在解決を図っている。
このほか、2022年度実施予定の(ii) 液相反応のモデル反応として、文献を参照しつつクロスカップリング反応によるビアリール化合物の合成反応装置を構築し、反応速度パラメータの取得を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2022年度計画は 2021年度までに構築したCFDシミュレータ、触媒調製法、有望な構造体触媒の形状を用いて、液相反応に適した構造体触媒の形状を探索することであった。しかしながら、本年度は触媒調製法の見直しの必要性が示唆され、その解決を優先することとなった。液相反応の検討については、反応試験装置を構築し試験データの取得に着手したところである。
以上、2022年度計画を実施途中であるためやや遅れていると判断。
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| 今後の研究の推進方策 |
構造体内部に均一担持できる触媒調製法を確立する。また、異なるモデル反応での検討を進める。多相系のモデル反応として、気液二相反応である芳香族化合物の水素還元反応を予定している。多相流系の扱いは単相流系に比べて困難と予想されることから、流体制御技術に基づいた操作によるデータ取りも視野に入れる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予算計上していたシミュレーション用ソフトウェアライセンスの保守費１年分が不要になったため。本研究開始時点での研究進捗により、2021年度に予定していた該ライセンスの購入が翌年度に後ろ倒しになったことによる。
使用計画として、主にシミュレーション用ソフトウェアライセンスの保守費と気液反応装置を構成する機器の調達に充てる。
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