太陽エネルギ-による水の熱分解と水素製造に関する基礎的研究

利用太阳能热解水制氢的基础研究

• 批准号: 02805002
• 负责人: 二唐 裕
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02805002/
• 关键词: 水の熱分解; 酸素透過膜; カルシア安定化ジルコニア; イットリア安定化ジルコニア; セリア添加YSZ

研究課題について萌芽的研究を行なったので報告する。カルシア安定化ジルコニア(CSZ),イットリア安定化ジルコニア(YSZ)及びセリアを添加したYSZ(CeーYSZ)の試料の作成には所定の量の酸化物原料を混合し,粉体状態で固相反応(1400℃,6h)をさせ、ボ-ルミルにより粉砕・固相反応を3回繰り返した粉体を用いた。粉体を1.5t/cm^2の圧力でチュ-ブ状に水プレスし、1400℃で6h仮焼結し、更に高密度化するため1700℃で7h焼結し、その後チュ-ブの先端部分を厚さ1mm,直径13mmに成形したものをタ-ゲットとした。製作した水素生成装置の熱源にはキセノン・ランプを光源とする太陽炉シュミレ-タ-を用いた。水の熱分解用セルは直径70mmのガラス球でこれに約90℃の温水を供給し、またタ-ゲットを球の中心に置き光を照射して約2000℃に加熱した。水は高温のタ-ゲットに接触して高温水蒸気になりその一部は熱分解する。タ-ゲットの部分を拡散によって透過した酸素はチュ-ブ内に供給したアルゴンガスにより運び出される。タ-ゲットの外表面で発生したガスは水蒸気から分離され、その成分をガスクロマトグラフによって分析した。CSZ及びYSZの場合には水素が明確に得られたがその量は約0.6cm^3/hでエネルギ-変換率は1×10^<ー5>と小さいものであった。これはタ-ゲットの酸素透過率が小さいため熱分解によって発生した酸素及び水に含まれている空気の酸素を効率よく除去することが困難であり、そのため水素と酸素が再結合する事によるものと考えられる。酸素透過率が大きく,従って水素の収量が多い事が期待されるCeーYSZのタ-ゲットについて同様の実験を行なった。このタ-ゲットは熱衝撃に弱く、すぐに壊れてしまい水素を得ることが極めて困難であった。太陽エネルギ-による水の熱分解から水素を高効率に得るためには熱衝撃に強い高融点高効率の酸素透過膜の開発が急務である。

Research topics are budding research projects. The preparation of the sample with the addition of CSZ, YSZ and CeSZ was carried out by mixing the acid compound raw materials in a predetermined amount, and the solid phase reaction (1400℃,6h) was carried out. The powder was sintered at 1400℃ for 6h under a pressure of 1.5 t/cm^2, and then sintered at 1700℃ for 7h under a pressure of 1.5 t/cm^2. The thickness of the tip of the powder was 1mm and the diameter of the powder was 13 mm. The heat source of the water element generating device is manufactured by using a solar furnace as a light source. Water is thermally decomposed by supplying warm water to a ball 70mm in diameter and heating the ball at about 2000℃. Water is thermally decomposed when exposed to high temperature water vapor. The most important thing is that we should be able to provide the best service to the public. The outer surface of the material is exposed to water vapor, and the components are analyzed. In the case of CSZ and YSZ, the water element is clearly obtained. The amount of water is about 0.6 cm^3/h. The conversion rate is 1×10^<-5>. The acid transmission rate of this compound is very low. The acid and water are produced by thermal decomposition. The acid and water are removed by thermal decomposition. The acid transmission rate is very high, and the amount of water in the solution is very high. It is extremely difficult to obtain water due to the weak thermal shock. The development of acid transmission film with high melting point and high efficiency is urgent.