ジメチルエーテルを用いる低質廃熱回収と化学エネルギー回生

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本研究ではエネルギーの更なる高効率利用が可能なプロセスとして廃熱を「熱」の形態から吸熱反応を利用して「熱」を「化学エネルギー」へ変換する,燃料化回生システムを提案した.本システムを実現するためには、高性能触媒の使用と反応器の最適設計が必要である。吸熱する化学物質として本研究ではジメチルエーテルを採用した.この水蒸気改質については幾つかの研究例があるが、改質反応の反応速度式や排熱のエネルギー回生を目的とした場合の反応器設計は十分に行われていない。そこで排熱の燃料化回生を行うにあたり、反応速度式を定式化し、装置の設計が実際に実現可能であるかを検討する必要がある。そこで、本研究ではジメチルエーテルを用いて低質廃熱を燃料化して化学的にエネルギー回生するシステムの装置設計に関して反応速度式を定式化し、実現の可能性を検討した結果、以下のことが明らかとなった。・反応速度の定式化実験における結果より、ジメチルエーテルは573Kにおいて水蒸気改質反応によりほぼ完全に水素燃料へと転換する。またジメチルエーテル水蒸気改質反応はDMEの加水分解反応が律速段階になると考えられ、ジメチルエーテルの加水分解反応により生成されるメタノールも完全に水素へ転換されることが明らかとなった。・実験によって得られた反応速度式は誤差があるものの、操作条件を考慮すれば工業的な反応装置の設計に適用可能である。・得られた反応速度式を用いて反応装置容積の試算をした結果、反応装置は現実的なスケールで設計可能である考えられる。