廃プラスチックを原料とする水素・超微細金属粒子コジェネレーションシステムの構築

廃プラスチックを分解させた際に発生するCH_4ガスによる微粉鉄鉱石の還元およびCH_4ガスの分解によるH_2の同時製造を目的としている。本年度はCH_4ガスの分解により生じたCの還元への寄与について検討を行った。CH_4-N_2混合ガス中に所定の時間、試料(純鉄板)を保持した。実験は1373,1473,1573Kで行い、CH_4ガス濃度は1.27〜8.11%、ガス流量は2.0NL/minとした。実験後の試料重量を測定するとともに、断面のEPMA分析を行った。1373Kにおいて、CH_4濃度が5.26%未満の場合、CH_4濃度の増加とともに重量増加速度が増大した。CH_4濃度が5.26%以上の場合、重量増加速度に明確なCH_4濃度依存性は確認されなかった。これは、試料表層部に存在する吸着サイトの数に上限があるためと考えられる。CH_4濃度が5.26%の条件では、反応初期(80s)には表面に炭素の析出は確認されなかったが、反応後期に近づく(180s)と、試料外縁部から炭素の析出が開始し、反応後期(1000s)には表面全体を覆った。試料内部の炭素濃度は、時間とともに増加し、500s経過後に全域でほぼ飽和に達した。この濃度分布から拡散係数を求め、拡散係数の温度依存式を得た。拡散係数の温度依存性は、他研究者による測定データと良い一致を示した。求めた拡散係数を用いて、鉄板内部の炭素濃度分布を計算した結果は実測値を良く再現していた。また、約250sで界面濃度が飽和量に到達するが、これは重量増加速度が減少し始める時間と一致した。以上の結果より、反応初期では炭素の吸着律速、反応後期では拡散律速と考えられる。

廃プラスチックを分解させた際に発生するCH_4ガスによる微粉鉄鉱石の還元およびCH_4ガスの分解によるH_2の同時製造を目的としている。本年度はCH_4ガスの分解により生じたCの還元への寄与について検討を行った。CH_4-N_2混合ガス中に所定の時間、試料(純鉄板)を保持した。実験は1373,1473,1573Kで行い、CH_4ガス濃度は1.27〜8.11%、ガス流量は2.0NL/minとした。実験後の試料重量を測定するとともに、断面のEPMA分析を行った。1373Kにおいて、CH_4濃度が5.26%未満の場合、CH_4濃度の増加とともに重量増加速度が増大した。CH_4濃度が5.26%以上の場合、重量増加速度に明確なCH_4濃度依存性は確認されなかった。これは、試料表層部に存在する吸着サイトの数に上限があるためと考えられる。CH_4濃度が5.26%の条件では、反応初期(80s)には表面に炭素の析出は確認されなかったが、反応後期に近づく(180s)と、試料外縁部から炭素の析出が開始し、反応後期(1000s)には表面全体を覆った。試料内部の炭素濃度は、時間とともに増加し、500s経過後に全域でほぼ飽和に達した。この濃度分布から拡散係数を求め、拡散係数の温度依存式を得た。拡散係数の温度依存性は、他研究者による測定データと良い一致を示した。求めた拡散係数を用いて、鉄板内部の炭素濃度分布を計算した結果は実測値を良く再現していた。また、約250sで界面濃度が飽和量に到達するが、これは重量増加速度が減少し始める時間と一致した。以上の結果より、反応初期では炭素の吸着律速、反応後期では拡散律速と考えられる。