二酸化炭素(CO2)削減を目的とした伝熱工学の研究教材製作

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本研究は,水素(H_2)を生成するために従来研究されているシクロヘキサン(C_6H_<12>)やメタン(CH_4)から分離生成された水素の一部と二酸化炭素(CO_2)をマグネタイト(Fe_3O_4)の触媒と反応させることによって,炭素(C)と水(H_2O)に分離することを試みた.さらに,触媒をアナターゼ型の二酸化チタン(TiO_2)に変更し,紫外線を照射することによって,水素と二酸化炭素を炭素と水に光学的に還元分離できるかどうかも試みた.真空の反応容器内にてヒーターで加熱した350℃の状態において,水素還元させたマグネタイト触媒にアルゴン背圧のもと高圧によって液化した二酸化炭素を微細噴霧して反応させた.また,二酸化チタン粉末を水素とアルゴンガスを用いた真空プラズマ溶射装置によって溶射皮膜にし,それを触媒として反応容器内に紫外線を照射しながら,アルゴン背圧のもと高圧によって液化した二酸化炭素を微細噴霧して二酸化炭素の分解を試した.二酸化炭素の減少量は二酸化炭素濃度計により測定され,触媒表面温度と空間温度は赤外線サーモグラフィーで測定された.組成成分はガスクロマトグラフィーで測定された.その結果,マグネタイトの水素化は確認されたが,噴霧された二酸化炭素の減少量は10%程度にとどまり,微量のメタンを生成するにとどまった.マグネタイトは二酸化炭素を分解して炭化すると同時にメタンを生成し,水素還元されるという成果が得られた.この成果は,専攻科の学生用冊子として整理し,本校の専攻科学生に対して二酸化炭素削減の伝熱工学的な一手法として理解してもらうと同時に二酸化炭素の排出削減に対する意識を強く持ってもらうことができた.今後,さらに効率良く反応が進む最適条件や最適要因をさらに探す必要がある.