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高圧水素透過膜と超臨界ガス化によるバイオマスからの高効率水素回収プロセスの開発

利用高压透氢膜和超临界气化开发高效生物质氢气回收工艺

基本信息

批准号：
17656255
负责人：
伊藤直次
金额：
$ 1.86万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656255/
关键词：
膜反応パラジウム膜超臨界水素バイオマスガス化

项目摘要

本年度は、高圧水素透過膜の開発とその水素透過性能評価を行った。また、流通式超臨界水ガス化反応装置を作成し、バイオマスモデル物質のエタノールに関して、Ni系、Ru系触媒を用いた超臨界水ガス化を行った。高圧水素分離膜として、Pd77%,Ag23%の合金で長さ10cm、外径を3.2mm、膜圧0.2mmの環状膜を作成した。本膜は耐圧10barである。その水素透過特性を評価したところ、Permeabilityは10^<-9>[mol/(m・s・Pa^<0.5>)]のオーダーとなった。この値は通常のパラジウム膜と同程度であり、膜性能の妥当性を確認した。実際の超臨界水ガス化においては、反応後の混合ガスからの水素分離が重要となる。そこで、400℃にて水素-窒素、水素-水蒸気等の混合ガスからの水素分離能評価も行った。その結果、いずれの混合ガスでも4bar以上での水素分離が可能であり、反応側圧力の増加にともない水素透過量、水素回収率が増大した。水素分離膜の作成と平行して、流通式超臨界ガス化反応装置を作成した。本装置は試料溶液供給部、超臨界水供給部、予熱部、反応器、冷却器、背圧弁、気液分離器からなり、試料の急速昇温後に触媒層にて反応させるものである。本装置を用い、反応温度400℃にてバイオマスモデル物質であるエタノール水溶液のガス化反応を行った。超臨界水ガス化反応による生成ガスは、主にメタン、二酸化炭素、水素であった。また、Ni系触媒よりもRu系触媒の方がガス化率が増大した。Ru/C触媒を用いて、反応の圧力依存性を検討した結果、低圧ほど水素の割合が大きくなり、水素製造には低圧側が有利であることがわかった。これら一連の研究は、高圧水素透過膜と超臨界水ガス化を組み合わせることで、効率的な水素製造および分離プロセスが可能となることを示している。

This year, the development of high pressure water transmission membrane and water transmission performance evaluation were carried out. The production of flow-through supercritical water reaction system is related to the use of Ni and Ru catalysts in supercritical water reaction. High pressure water element separation membrane made of alloy with Pd77%, Ag23%, length 10cm, outer diameter 3.2 mm, membrane pressure 0.2 mm The membrane has a pressure resistance of 10bar. The permeability of water is evaluated by 10^<-9>[mol/(m·s·Pa^<0.5>)]. This is usually the case with the film, and the film performance is appropriate. In fact, supercritical water is very important for the separation of water and elements. Water element separation can be evaluated at 400℃ by mixing water element-nitrogen, water element-water vapor, etc. As a result, water separation was possible above 4bar, and water transmission and water recovery were increased with the increase of reverse pressure. The manufacture of water-element separation membrane and flow-through supercritical reactor The apparatus includes a sample solution supply unit, a supercritical water supply unit, a preheating unit, a reverser, a cooler, a back pressure unit, a gas-liquid separator, and a catalyst layer after rapid temperature rise of the sample. The device is used in the reaction temperature of 400 DEG C. The reaction temperature of water solution is 400 DEG C. Supercritical water is transformed into supercritical water, the main agent, diacidified carbon, and water. The conversion rate of Ni and Ru based catalysts increased. Ru/C catalyst application, reaction pressure dependence analysis results, low pressure water element separation, water element production low pressure side is favorable This paper presents a series of studies on the combination of high pressure water permeable membrane and supercritical water, and the possibility of high efficiency water production and separation.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Selective dehydrogenation of unsaturated alcohols and hydrogen separation with a palladium membrane reactor

用钯膜反应器进行不饱和醇的选择性脱氢和氢气分离

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
J. Membrane Sci. 289
影响因子：
0
作者：
T. Tsuji;et. al.;T.Sato et al.
通讯作者：
T.Sato et al.

Hydrogen production from the gasification of lignin with nickel catalysts in supercritical water

DOI：
10.1016/j.ijhydene.2006.08.001
发表时间：
2007-05
期刊：
International Journal of Hydrogen Energy
影响因子：
7.2
作者：
T. Furusawa;Takafumi Sato;H. Sugito;Yasutomo Miura;Yasuyoshi Ishiyama;Masahide Sato;N. Itoh;N. Suzuki
通讯作者：
T. Furusawa;Takafumi Sato;H. Sugito;Yasutomo Miura;Yasuyoshi Ishiyama;Masahide Sato;N. Itoh;N. Suzuki

ルテニウム担持触媒を用いたメタン低温水蒸気改質反応の速度解析

钌负载催化剂甲烷低温水蒸气重整反应动力学分析