マイクロ波水蒸気プラズマを利用した車載型ガソリン改質装置の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13558054
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 関口 秀俊 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50226643)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 別所 正博 三菱重工業(株), 名古屋研究所, 研究員 ; 鈴木 正昭 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70114874)
• Keywords: マイクロ波プラズマ / 水蒸気 / 改質 / 水素 / 炭化水素 / 小型化

Research Abstract

本研究では、大気圧マイクロ波水蒸気プラズマを利用した車載型ガソリン改質装置を開発することを目的とした。今年度は研究計画の最終年度に当たり、これまでに得られた結果を基に、さらに実験を行うと共に、本研究を総括した。まず、燃料多様性の検証としてイソオクタンを利用した改質実験を行った。その結果、これまで用いていたヘキサンの改質結果に比べ、すすの生成がやや多く見られたものの、改質反応は問題なく進行し、H2の生成に成功した。また、原料中の酸素・炭素比(O/C)やイソオクタン流量に対する水蒸気や炭化水素の転化率の傾向も大きな違いはなかった。ただ、エネルギー効率については、すすの生成が多い分、ヘキサンと比べて低い値となった。計画していた反応管の形状については、二重管構造を試みたがプラズマが不安定となり、今後の検討課題となった。以上、これまで得られた結果を総括し、本提案法の特徴について、(1)マイクロ波電源等の装置の大きさを勘案すると従来法と比較して十分に小型化が達成できること、(2)触媒無しでの改質が可能であり、メインテナンスの容易さや安定性・耐久性に優れていること、(3)プラズマ発生と共に瞬時に改質が行われ、応答性・始動性に優れていること、(4)ヘキサン、イソオクタンを利用しても問題なく改質が行われたことから、対応できる原料の多様性があること、(5)原料中の酸素・炭素比(O/C)を小さく出来るため、燃料電池燃料にふさわしい条件となる高水素濃度が達成でき、また燃料1mol当たりの水素製造量が高いこと、の結論を得た。しかしながら、エネルギー変換効率については十分とは言えず、車載に関しては、さらなる効率の上昇を図る必要があると結論された。

Research Products

• [Publications] H.SEKIGUCHI, S.NAKANISHI, K.FUKUDA, H.INAGAKI: "HYDROGEN PRODUCTION FROM HYDROCARBON USING ATMOSPHERIC PURE STEAM PLASMA GENERATED BY MICROWAVE DISCHARGE"Proc.16^<th> Int.Symp.Plasma Chem.. (CD-ROM). ISPC-771 (2003)
• [Publications] 中西 聡, 関口 秀俊: "大気圧マイクロ波純水蒸気プラズマを用いた水素製造"化学工学会群馬大会研究発表講演要旨集. 91 (2003)
• [Publications] 関口 秀俊, 中西 聡, 織裳 太一: "炭素系原料からの合成ガス製造における大気圧マイクロ波水蒸気プラズマの効果"化学工学会第36回秋季大会研究発表講演要旨集. (CD-ROM). U2A02 (2003)