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2015 Fiscal Year Annual Research Report

C1系小分子の高速+高効率な物質変換&資源化を図るハニカム構造体触媒反応場の創製

Research Project

Project/Area Number 25289279
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

福原 長寿  静岡大学, 工学部, 教授 (30199260)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 立元 雄治  静岡大学, 工学部, 准教授 (00324335)
河野 芳海  静岡大学, 工学部, 准教授 (50334959)
渡部 綾  静岡大学, 工学部, 助教 (80548884)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords触媒反応システム / 新エネルギー / ハニカム触媒 / 二酸化炭素の利活用 / 水素製造 / カーボン捕集 / 燃料電池 / 炭素資源
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、CO2やCOなどのC1系小分子を還元(メタン化)し、生成するCH4を高効率で高速にドライ改質または分解改質するハニカム型構造体触媒を創製すること、そして創製したこれらの触媒でエクセルギー増加型の構造体触媒反応システムを構築して評価することを目的としている。最終年度である平成27年度は、これまでに創製したメタン化触媒やドライ改質触媒、分解改質触媒のさらなる調査、そして各触媒をベースとした構造体触媒反応システムの構築と評価について検討し、以下のような成果を得た。
1.メタン化反応用のNi/CeO2触媒、CH4とCO2のドライ改質用のNi/Al2O3触媒、そしてメタン分解用のシリカコート被覆Ni/Al2O3触媒の各触媒機能の最適化を図ることに成功した。また、触媒機能性発現の要因について各種の分析装置を活用した物性測定データをもとに、要因の推定を行なった。
2.構造体触媒の基材形状(ハニカム形やスパイラル形、スタック形など)が反応性に及ぼす影響を調査し、メタン化やドライ改質反応の機能性に大きく影響することを明らかにした。そして、その向上要因は基材形状の選択による物質拡散性の向上や伝熱特性の向上であることが考えられた。このことは、基材形状を最適化することで反応特性の制御が可能であることを示している。
3.CH4のドライ改質反応と炭素捕集場を組み合わせた構造体触媒システムを構築し、ドライ改質特性と炭素質の捕集特性を調査したところ、改質場の触媒劣化を回避した炭素捕集システムとなることを明らかにした。すなわち、構築システムは温室効果ガスCO2からの炭素を回収できる触媒反応システムであることを示した。
4.ドライ改質後の合成ガスから炭素が析出する現象を調査し、熱力学的な検討を行ないつつ、改質後の炭素捕集場の条件制御(特に温度とガス組成)によって最大捕集率約7%を達するすることができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Fixation and stability enhancement of beta-carotene by organo-modified mesoporous silica2016

    • Author(s)
      Yoshiumi Kohno, Yasushi Kato, Masashi Shibata, Choji Fukuhara, Yasuhisa Maeda, Yasumasa Tomita, Kenkichiro Kobayashi
    • Journal Title

      Microporous and Mesoporous Materials

      Volume: 220 Pages: 1-6

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2015.08.019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of ethylbenzene dehydrogenation of perovskite-type BaZrO3 catalyst by a small amount of Fe substitution in the B-site2015

    • Author(s)
      Ryo Watanabe, Yoshinori Saito, Choji Fukuhara
    • Journal Title

      Journal of Molecular Catalysis A: Chemical

      Volume: 404-405 Pages: 57-64

    • DOI

      dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2015.04.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dehydrogenation of Methylcyclohexane over Pt/TiO2 Catalyst2015

    • Author(s)
      Satoshi Nagatake, Takuma Higa, Shuhei Ogo, Yukihiro Sugiura, Ryo Watanabe, Choji Fukuhara, Yasushi Sekine
    • Journal Title

      Catalysis Letters

      Volume: 146 Pages: 54-60

    • DOI

      10.1007/s10562-015-1623-3

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Effect of preparation condition change of Ni/Al2O3 structured catalyst on CO2 dry-reforming performance2015

    • Author(s)
      Takeo Osuka,Yoshiumi Kono,Ryo Watanabe,Choji Fukuhara
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hyatto Regency Waikiki Beach Resort and Spa (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A novel platinum-based catalyst for methylcyclohexane dehydrogenation in hydrogen storage and utilization technology2015

    • Author(s)
      Yoshikazu Hisamatsu,Kazumasa Yamamoto,Kota Tanaka,Ryo Watanabe,Choji Fukuhara
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hyatto Regency Waikiki Beach Resort and Spa (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characterization of a novel Ni/YSZ catalyst with strong tolerance to carbon deposition for direct internal reforming (DIR)-SOFC2015

    • Author(s)
      Wataru Kawasaki,Yoshiumi Kono,Ryo Watanabe,Choji Fukuhara
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hyatto Regency Waikiki Beach Resort and Spa (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hydrothermal symthesis of structure-type iron oxide catalyst for water gas shift reaction2015

    • Author(s)
      Ryo Watanabe,Syuhei Watanabe,Choji Fukuhara
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Hyatto Regency Waikiki Beach Resort and Spa (Hawaii, USA)
    • Year and Date
      2015-12-14 – 2015-12-19
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A honeycomb-type Ni/CeO2 catalyst for CO2 methanation to transform greenhouse gas into useful resources2015

    • Author(s)
      Choji Fukuhara,Kotaro Hayakawa,Katsunori Murabayashi,Yosiumi Khono,Ryo Watanabe
    • Organizer
      The Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE)
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention and Exhibition Centre (Melbourne, Australia)
    • Year and Date
      2015-09-27 – 2015-10-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Iron oxide-type structured catalyst for water gas shift reaction2015

    • Author(s)
      Ryo Watanabe,Syuhei Watanabe,Choji Fukuhara
    • Organizer
      The Asia Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE)
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention and Exhibition Centre (Melbourne, Australia)
    • Year and Date
      2015-09-27 – 2015-10-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A metal-honeycomb-type catalyst for methane dry reforming: effect of preparation condition change on reforming performance2015

    • Author(s)
      Choji Fukuhara,Takeo Ohsuka,Kazumasa Yamamoto,Wataru Kawasaki,Ryo Watanabe
    • Organizer
      13th International Conference on Carbon Dixoide Utilization
    • Place of Presentation
      National University of Singapore (Singapore)
    • Year and Date
      2015-07-05 – 2015-07-09
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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