水素の関与する吸・発熱反応のためのプレート型触媒反応器の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13126221
• Research Institution: Kogakuin University
• Principal Investigator: 五十嵐 哲 工学院大学, 工学部, 教授 (90005538)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福原 長寿 八戸工業大学, 工学部, 助教授 (30199260) ; 飯田 肇 工学院大学, 工学部, 助手 (60327723)
• Keywords: 触媒分子反応工学 / 水蒸気改質反応 / 水性ガスシフト反応 / プレート型触媒反応器 / 触媒反応場

Research Abstract

昨年度に引き続き、天然ガスやナフサの水蒸気改質のためにステンレス基板上に触媒成分を付着させたプレート型触媒反応器の開発、また改質ガスからのCO除去に用いる水性ガスシフトのためにアルミニウム基板上に触媒成分を付着させたプレート型触媒反応器の開発を行なった。さらに、熱伝達機能と分離機能を併せもつ反応場の創出を目的として、脱水素と水素化を同時に行なうことを可能とする触媒反応器についてのシミュレーターの作成を行なった。
まず、炭化水素の水蒸気改質のために、高温焼成によって表面にAl_2O_3層が生じるステンレス基板を用いて、その焼成条件(温度、焼成雰囲気)を変えることでAl_2O_3層の高表面積化を試みた。その結果、空気雰囲気での焼成処理前に、微量な不純O_2を除去した精製N_2雰囲気での焼成処理を施すことによって、無処理のステンレス基板に比して、7倍近い表面粗さをもつステンレス基板が得られ、プレート型触媒の性能向上が期待できることが明らかとなった。
つぎに、無電解めっきで得られたプレート型Cu-Fe/Zn触媒触媒の酸化処理温度がシフト活性に及ぼす影響を調べたところ、処理温度に最適値が存在し、酸化処理による銅-亜鉛合金の形成が触媒の活性向上に寄与していることを推論した。また、Cu-Fe/Zn触媒上でのシフト反応の初期反応速度の測定を行ない、COは反応を抑制し、H_2Oは反応を促進することを推論した。
さらに、外管と内管の間で脱水素が進行し、Pd-Ag膜からなる内管の内側で水素化が進行する系のシミュレータープログラムの動作確認を行なった。

Research Products

• [Publications] N.Itoh, Y.Kaneko, A.Igarashi: "Efficient Hydrogen Production via Methanol Steam Reforming by Preventing Back-permeation on Hydrogen in a Palladium Membrane Reactor"Ind.Eng.Chem.Res.. 41. 4702 (2002)
• [Publications] C.Fukuhara, A.Igarashi: "A Kinetic Study for Methanol Decomposition on Plate-Type Nickel Catalyst Prepared by Electroless Plating"J.Chem.Eng.Jpn.. 35. 1322 (2002)