炭素面上の水素回収型炭化水素改質反応の開発

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ピッチ系炭素繊維および活性炭素繊維(ピッチ系およびポリアクリロニトリル系)上でエタン分離反応を試み、炭化水素類の分解に関して高活性(高転化率、高水素選択率)を有する炭素面の探索を行った。原料および賦活度が異なれば炭素表面の状態も異なるためエタン分解活性に差がみられた。賦活処理を施していない低表面積のピッチ系炭素繊維は反応温度825℃で転化率40%、水素選択率45.9mol%、エチレン選択率48.7mol%を示した。一方、賦活処理を施したピッチ系活性炭素繊維は高い活性を有しており、中でも高表面積を持つOG-20A(155Om^2/g)が高い水素選択性を示し、反応温度825℃で転化率53%、水素選択率58.7mol%エチレン選択率35.1mol%が得られた。また、ポリアクリロニトリル系活性炭素繊維(表面積450m^2/g)は賦活処理を施していない低表面積のピッチ系炭素繊維と同程度の分解活性しか示さなかった。これらの結果よりエタン分解に関してはPAN系活性炭素繊維よりもピッチ系活性炭素繊維の方が高い活性を有しており、その中でも高賦活度のものほど水素の選択性が高いことが明らかになった。メタンの分解反応に関してはピッチ系活性炭素繊維(OG-5A)表面での分解で従来の熱分解に比べ925℃という比較的低温でメタン転化率20%、水素選択率75mol%、C2炭化水素選択率24mol%が得られ、炭素表面がメタン分解に対しても有効であることが確認できた。高温での反応ほど高水素収率が得られるが、同時にタールや熱分解炭素も多量に生成するので、これらの抑制が今後の課題となる。