| 研究課題/領域番号 |
26420887
|
|---|
| 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, 教授 (50339115)
|
|---|
| 研究分担者 |
小井土 賢二 東京理科大学, 理工学部, 助教 (60611762)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | バイオマスガス化システム / 脱硫プロセス / 二酸化炭素吸着 / バイオ燃料 / 国際情報交換（米国） |
|---|
| 研究実績の概要 |
分散型バイオマスガス化システムであるBlue Tower (BT)プロセスと固体酸化物形燃料電池（SOFC)の複合化システムの設計を行うための実データ取得として、BTの合成ガス組成をもつ混合ガスによる発電試験を行ってきた。これまでに運転温度および水蒸気添加量が発電反応に与える影響を明らかにしたほか、電池内部ロスの定量化を行うため交流インピーダンス法による発電時の抵抗成分の測定を行ってきた。これらの成果は、本年度が実施するBT-SOFC複合システムのプロセス設計に反映させ行く予定であり、また、第10回バイオマス科学会議において発表した。
次に、SOFCをはじめとする燃料電池用の燃料製造の重要な鍵となる脱硫プロセスの評価について、原料バイオマス供給用のスクリューフィーダを含む脱硫性能評価装置を設計し製作が完了した。これまでに硫黄分析の濃度校正や評価装置の校正を行った上で、現在、硫化水素（H2S）に対する活性炭、酸化カルシウム（CaO）、酸化亜鉛（ZnO）、酸化ニッケル（NiO）の破過曲線の作成のための試験を行っている。
この他、水素の製造段階から使用段階までのプロセス設計を行っており、特に、パームヤシ殻のガス化による水素製造を考え、CaOによるCO2吸着及び脱硫を考慮した水素製造システムやバイオ・ディーゼルの製造原料として利用する燃料製造システムを検討した。これらシステムの設計をプロセスシミュレータ(ASPEN Plus)により行い、この計算の結果、CO2吸着により電力消費量が7.4%削減されたのに加え30%の脱硫率が得られた。また提案したバイオ燃料製造システムは従来システムと比較するとCO2排出量を約40%削減できるということが明らかになった。これらの成果は、第10回バイオマス科学会議にて発表した。
|
| 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
26年度においては、吸着実験装置による実験が行われ、触媒の種類の変更に伴う性能評価については、実施中であるものを含め、概ね計画通りに進展している。また26年度の後半から当初27年度以降に実施予定であったSOFCの実験も開始できるようになり、データ取得を行えるようになった。これを踏まえ、27年度においては、BT-SOFCのプロセス設計並びに硫黄含有している燃料試験を行うことを計画している。但し、SOFC試験装置の構造上の問題から、直接硫黄含有燃料による実験を行うのではなく、別途、セルを用いた被膜率の測定を行うことで、他の論文等の結果を参照し、性能劣化の検討を行うことを検討している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
今後については、触媒別、動作温度別の硫黄分除去のシステムを検討する。当該研究においては、SOFCだけでなく、PEFC用のバイオ水素の利用のポテンシャルが高いことから、企業での活用も検討されており、本研究活動を通じて、産学連携を推進していくこととしたい。
また、SOFCについてもBT合成ガスによるI-V特性がとれていることから、本年度は、①硫黄除去プロセスを考慮したBT-SOFCプロセスの設計をASPEN-PLUSによるシミュレーターにより開発するとともに、本年度も引き続き、米国コネチカット大学等との意見交換会を実施する。
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
実験用消耗品に関して、当初予定していた予算額と見積時の差額によるもの。
|
| 次年度使用額の使用計画 |
前年度に引き続き、ガス精製のための触媒試験並びにSOFCの性能試験を実施する。なお、前者は水素製造のための触媒試験であるが、対象物質は硫化水素等の硫黄除去を目的とし、さらに、測定で得られた吸着能力を温度ごとに整理することで、ガス化プロセスのどの工程での除去が適切かについて検討する。なお、後段のエネルギー変換プロセスは、高温で動作するSOFCと常温で水素製造を行い、カートリッジに詰め、PEFCでの利用を想定しており、このバイオ水素利用のエネルギーパスについて、LCA指標に基づいた評価を検討する。なお、各分析で得られた知見については、学会論文の投稿、また、米国コネチカット大学への研究情報の交流等も実施する予定である。
|
