Basic research for the design of 3D modeling structured catalysts with the application of machine learning

应用机器学习的3D建模结构化催化剂设计基础研究

• 批准号: 21K14456
• 负责人: 福田 貴史
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14456/
• 关键词: 構造体触媒; ３D積層造形; 輸送現象; 機械学習; 粉末積層造形法

2021年度にCFDシミュレーションにて検討した各種形状の構造体触媒について、反応試験（(i)気相のモデル反応：CH4/CO2改質反応）を実施した。空間速度（SV値）4000 [1/h]程度において、両者の反応性能が近い値をとり、格子＞単純ハニカム>球充填の序列に整合があることを確認した。しかしながら、SV値の増大とともに反応性能が低下する傾向は、反応試験ではCFDシミュレーションのそれよりも低下幅が有意に大きい結果であった。反応後の構造体触媒を切断し、LIBS（レーザ有機ブレークダウン分光法）による断面分析を行ったところ、表面から遠い位置の金属担持量が乏しいことが分かり、この理由として触媒調製時における金属前駆体液の含浸が構造体内部まで充分行き届いていなかったためと推測される。体積当たりで最大の反応性能を志向する際、構造体触媒への金属担持は内部までムラなく均一であることが、基礎データ取得の段階からも好ましい。構造体が多孔質であったこと、反応性能に再現性があったことから本課題の発見が遅れたが、調製時の脱気等の操作を加えることにより現在解決を図っている。このほか、2022年度実施予定の(ii) 液相反応のモデル反応として、文献を参照しつつクロスカップリング反応によるビアリール化合物の合成反応装置を構築し、反応速度パラメータの取得を進めている。

In 2021, the CFD system was developed to investigate the reaction of various structural catalysts ((i) gaseous phase reaction: CH4/CO2 modified reaction). Space velocity (SV value) 4000 [1/h] degree, the anti-vibration performance of the grid> pure> the integration of the spherical filling sequence The increase in SV values and the decrease in performance tend to result in a decrease in CFD activity. The structure after the reaction is cut off by catalyst, LIBS (LiBS) is used to analyze the cross section, and the metal support amount at the remote position of the surface is insufficient. The reason for this is that the metal precursor solution is impregnated into the structure during the catalyst modulation. When the volume is the maximum reflection performance, the metal support of the structure catalyst is uniform, and the stage obtained by the base catalyst is good. The structure is porous and reflective, and the reproducibility of the structure is improved. This paper is intended to be determined in the year 2022.(ii) The liquid phase reaction system and the literature are referred to. The synthesis reaction system of the liquid phase reaction system and the acquisition of the reaction speed reaction system are constructed.