量子共鳴効果による水素生成促進と改質機構の研究

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炭化水素系の水蒸気改質による水素生成に関する検討を行うのに必要なパラメータとして考えられる、反応温度、炭化水素鎖長、炭化水素と水の物質量比、ガス流量、周期構造の周期や開口距離や深さ、周期構造体の材料について系統的に研究を行った。本年度は、まず前年度に得られた実験結果をよく検討した上で、研究をより効率的に遂行するために実験装置の改善を行った。特にガスサンプリングの自動化により長時間継続して計測が可能となった。水素生成量は、反応温度および改質ガス量と水蒸気量の物質量比に大きく影響することが実験結果から明らかとなったため、選択的熱放射を行う周期構造体の周期や開口距離や深さについては、メタンガスの改質が促進されたサイズ値で固定化し、ガス温度だけでなく改質ガス量と水蒸気量の物質量比による改質量およびその効率への寄与を中心に調べた。その結果、波長選択性エミッタにより加熱した場合では、高温状態において一酸化炭素が検出されたことから、シフト反応に比べて改質反応が進んでいることが見出された。このことは、波長選択エミッタによる加熱条件下では、水蒸気/カーボン比が1の条件では、若干水蒸気不足状態になっている可能性があることが示唆された。本研究ではこれまで、触媒が無い状態での水素生成量について検討してきたが、本年度では、流路内に触媒を塗布したプレートを設置することで、触媒表面への光照射の影響の有無について評価を行った。その結果、波長選択エミッタの効果は小さくなるが、光照射の効果があることが確認された。