低温プラズマ-触媒複合型高効率反応システムにおける触媒表面反応の解明と触媒設計

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04F04412
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡崎 健 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NAIR Sreejit Achuthan 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 外国人特別研究員
• Keywords: パルスコロナ放電 / バイオマス / タール / 改質 / 水素 / コーキング / エネルギー問題 / 環境

Research Abstract

研究の目的
バイオマスのガス化や熱分解によって炭化水素燃料を製造する際最も大きな問題になるのがタールの発生である。ガス化炉を高温にすることでタールの発生を低減できるが,これはバイオマスの一部を燃焼させることに他ならず,発生ガスの低カロリー化の主要な原因となっている。本研究では,大気圧非平衡プラズマの1つとして知られるパルスコロナ放電と触媒を組合せた複合リアクタを開発し,バイオマス由来の燃料からタールを低温度(400℃以下)で除去するための技術開発を行う事を目的とする。さらに,モデル物質としてメタンを用い,プラズマ・触媒複合反応系における化学反応メカニズムを解明することを目的に研究を行った。
成果
模擬タールとして多環芳香族(ナフタレン)を用い,パルスコロナ放電のみによる分解挙動を実験的に抽出するための装置を設計し,プラズマと触媒を併用したハイブリッドリアクタを製作した。電源周波数を高めるほど(10kHz以上)反応場の温度が著しく上昇した。酸素が共存すれば単純な熱分解反応が促進された。1kHz以下の低周波数では,原料転換率は低下するものの,反応場の熱化を抑制して反応選択性を制御することができた。反応のトレースを行うため,QMSと重永を用いた実験系を構築し,H,H2,D,D2,HDの反応追跡により,タール分解挙動を回目うする予定である。