非平衡プラズマと非定常触媒反応を利用した水と二酸化炭素からのメタン生成

利用非平衡等离子体和非稳态催化反应从水和二氧化碳生产甲烷

• 批准号: 22K18925
• 负责人: 岸田 昌浩
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18925/
• 关键词: 非平衡プラズマ; 非定常触媒反応; 二酸化炭素; 水; メタン

本年度は，プラズマ反応部と触媒反応部の２つの反応部を，それぞれ独立に検討を進めた．プラズマ反応部では，マイクロ波を用いて発生させた非平衡プラズマにより，CO2とH2OからCO，O2，H2が得られることを確認した．しかし，マイクロ波発生装置の故障により，この部分の検討は予定よりも遅れた．触媒反応部の検討では，まずPtとPdそれぞれの吸脱着特性を評価するために，各材料にCOを吸着させた後，H2気流中で昇温しながらの反応試験を行った．PdへのCO吸着は微量かつ弱かったため，COの脱離は低温で観測された．一方，PtはCOとの親和性が強いために，Pdの場合よりも高温でCOが脱離した．このときの反応生成物としては，いずれの金属材料でもメタンの生成を確認することができた．すなわち，H2気流中の非定常反応によって吸着CO由来のメタンが生成することが明らかとなった．次に，PtとPdの相互配置の効果を調べた．ナノスケールでPtとPdを隣接させた材料を用いた場合，メタンの生成温度が単独金属の場合よりも低温化されることがわかった．これは，水素吸蔵を担うPdがPtに隣接することによって水素供給源が増加し，メタン生成が促進されたためと考えられる．また，さらなるメタン生成量の向上を狙い，CO吸着が強くメタン化性能も高いRuについても同様の実験を行った．しかし，Ruを用いた場合にはメタンの生成が確認されなかった．このように金属種の検討を行うことで，本反応系に用いる金属材料にはCO吸着能よりもH2吸蔵能の方が重要であり，H2吸蔵能の高いPd をベースとした金属材料が非定常メタン生成に有効であることがわかった.

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