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マイクロプラズマによる革新的部分酸化反応の開発と天然ガス高度有効利用

利用微等离子体开发创新的部分氧化反应以及天然气的高效利用

基本信息

批准号：
10F00372
负责人：
岡崎健
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00372/
关键词：
メタノール天然ガスメタン合成ガス非平衡プラズマ部分酸化

项目摘要

化石燃料利用体系の省エネルギー化,省資源化,環境負荷低減が急務となっている。現在は,熱化学的手法を基盤としたエネルギー・物質変換が主要な役割を果たしており,今後も重用されると思われる。しかし,長期的なエネルギー資源利用体系のあり方を考えたとき,既成技術の延長線上にはない革新的な環境調和型反応プロセスの開発が不可欠である。このような背景から,大気圧環境で形成される非平衡プラズマを利用して,天然ガスやバイオガスの主成分であるメタンを高効率に転換するための新しい反応プロセスを開発している。マイクロ空間で形成される誘電体バリア放電((大気圧非平衡プラズマの一種)を用い,メタン・酸素混合ガスを反応温度10℃で処理した時の液体生成物を^1H NMRで定性分析した。主生成物であるメタノール,ギ酸,ホルムアルデヒドに加え,化学的に不安定な過酸化物(CH_3OOH)も多量に生成された。CH_3OOHはメタノールの中間生成物と考えられ,メタノール収率向上に直結した生成物である。また,OHのカップリングによってH_2O_2が生成されることも明らかにした。H_2O_2が生成されることで,CH4の酸化に不可欠となるOHラジカルが失われる。メタノールの収率向上には,H_2O_2の生成・分解挙動を詳細に調べなければならない。反応温度が300℃の場合,メタノールのピーク強度はほとんど変化しないが,他の液体生成物は大きく減少した。300℃ではアルコール類は液相へと相変化できないため,プラズマ反応場(気相)で過剰に分解したためである。同様に,300℃ではH_2O_2の生成量も大幅に低下した。ホルムアルデヒド,ギ酸も有益な液体成分であり,これらを高い選択率で直接合成するためには,できるだけ低い温度(常温)でメタンを部分酸化させなければならないことを明らかにした。

It is urgent to optimize the fossil fuel utilization system, save resources, and reduce the environmental load. Nowadays, the technique of thermochemistry is based on the basic principle of material change, and the main method is to use it in the future.しかし, long-term なエネルギー resource utilization system のあり方を考えたとき, established technologyの extension online にはない innovative な environment harmonious type reaction プロセスの开発が不了である.このようなBackground から, large pressure environment で formation される non-equilibrium プラズマを utilization して, natural ガスやバイThe main ingredient of オガスのであるメタンをHigh-efficiency に転changes するための新しいReverse ボプロセスを开発している. Maiko space is formed by dielectric バリア discharge ((a kind of large voltage non-balanced プラズマの)) When treated with い,メタン・acid mixed ガスを reaction temperature of 10℃, the liquid product is を^1H NMR is used for qualitative analysis. The main products are であるメタノール, ギ acid, ホルムアルデヒドにadded, chemically unstable なperacid (CH_3OOH), and a large amount of に-generated された. CH_3OOH is the intermediate product of CH_3OOHる.また,OHのカップリングによってH_2O_2がGenerationされることも明らかにした. The production of H_2O_2 is the same, and the acidification of CH4 is the same as the acidification of CH4. The yield of メタノールの is upward, and the generation and decomposition of H_2O_2 is carried out in detail.なければならない. When the reaction temperature is 300℃, the strength of the liquid will be reduced, and the liquid product will be reduced. At 300℃, the liquid phase of the liquid phase is changed into the liquid phase, and the reaction field of the liquid phase (プラズマreaction field (気 phase)) is decomposed into the liquid phase. Same様に, the production amount of H_2O_2 is significantly reduced at 300℃.ホルムアルデヒド, ギ acid も beneficial liquid ingredient であり, これらを high い selection rate で direct synthesis するためには, できるだけlow い temperature (normal temperature) でメタンを partially acidified させなければならないことを明らかにした.