有機化合物の水素化・脱水素反応を利用したスーパーケミカルヒートポンプの開発

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【I】.触媒設計ケミカルヒートポンプ用の触媒として要求される高い活性、良い安定性,高い選択性,高い熱伝導性を満たす新しい触媒を開発した。本触媒は、アルミニウム箔を素材とし、その表面を陽極酸化処理をほどこし、アルミナ層を形成させる。この層は厚さ数ミクロンできわめて凹凸があり、比表面積を数10【m^2】/gとすることができる。この採極酸化アルミ箔を担体として、白金を担持させる。白金は、塩化白金酸溶液を使用し、アンモニアでpH調節をしてアルミ箔に付着せしめる。陽極酸化した表面をさらに、γ-アルミナ粒子をコーテングするとこで反応活性をさらに高めることができた。【II】.熱交換型触媒反応器による実験反応温度300℃から400℃、反応圧力10気圧から30気圧下においてベンゼンの水素化反応実験を行なった。触媒の選択性は、ほぼ100%に近く、副反応生成物は微量で定量することができないほどであった。反応温度350℃,圧力20気圧,水素/ベンゼン比が10の条件での反応速度は、5.56×【10^(-2)】mol/g-cathとなり、通常のアルミナペレットよりも高い活性を示した。【III】.システムのフィジビリティースタディー得られた反応速度をもとに、100KW熱出力の反応器の設計を行なったところ、内径25mm,長さ1000mmの充填層型触媒反応管を 約190本必要とすることがわかった。これは、シエル直径500mm長さ1000mmのシエルチューブ型熱交換器と同じ大きさとなり、熱出力の点からみて、通常の熱交換器よりコンパクトな発熱反応器となることが予想できる。したがって、伝熱性能の良い触媒反応器を新らしく開発することが望まれることがわかった。