水素生成と炭素固定を両立するエタノール熱分解法の開発
开发同时实现制氢和固碳的乙醇热解方法
基本信息
- 批准号:21651030
- 负责人:
- 金额:$ 2.05万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
- 财政年份:2009
- 资助国家:日本
- 起止时间:2009 至 2010
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
エタノールを原料として,二酸化炭素の副生無しに水素を生成し,同時に炭素を固定する技術の開発を目指して,以下の成果を得た。1. 化学反応シミュレーションによる水素生成量の見積触媒無しでのエタノールの熱分解反応のシミュレーションをCHEMKINにより行い,エタノールが反応炉に滞在する間(9秒)に,気相熱分解により生成される水素の量は温度950Kにおいて導入したエタノールの1.5%になることが分かった。2. 熱分解条件と水素生成量コバルト(Co)を触媒とするエタノール熱分解を700℃, 750℃, 800℃において行い,生成ガスを四重極質量分析計(QMS)により分析した。QMS分析により検出される水素には、触媒表面での炭素固定で生じた水素以外にも,触媒の関らない気相での熱分解によるものやイオン化過程で生じる水素が加わるが,触媒を使用しない熱分解実験などとの比較により,由来の異なる水素を区別した。700℃では、触媒使用時の水素生成量は,単なる気相熱分解に比べて約20%増加した。前項のシミュレーション結果を用いると,導入したエタノールの1.8%が水素を生成することが分かった。触媒の効果は約850秒持続し,炭素はカーボンナノチューブ(CNT)として固定された。750℃では、CNT成長量が少なく、触媒支援による水素の生成量は700℃ほど大きくなかったが,水素生成量は700℃に比べ多かった。800℃では、CNTの成長が観察されず、基板への固定炭素の量も少なく,水素生成量は750℃の場合とほぼ同じであった。3. 触媒金属の化学状態と形状Co触媒微粒子は基板への蒸着後は酸化していたが,エタノール熱分解過程で還元され金属状態となった。熱分解後のCo微粒子は,表面がグラファイト層で被覆されることにより,大気にさらされても酸化しなかった。
エ タ ノ ー ル を materials と し て, two acidification vice raw carbon の し に を water element generated し, at the same time に carbon を fixed す る technology の open 発 を refers し て, the following の results を た. 1. Chemical anti 応 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ る water element generation の see product catalyst without し で の エ タ ノ ー ル の pyrolysis anti 応 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を CHEMKIN に よ り い, エ タ ノ ー ル が anti 応 furnace に lag in す る に (9 seconds), between 気 phase pyrolysis に よ り generated さ れ る の water element content は temperature 950 k に お い て import し た エ タ ノ ー Youdaoplaceholder0 1.5%になる とが points った った. 2. The pyrolysis conditions と water element generation コ バ ル ト を (Co) catalyst と す る エ タ ノ ー ル pyrolysis を 700 ℃, 750 ℃, 800 ℃ に お い い て line, generate ガ ス を quad extremely quality analysis meter (QMS) に よ り analysis し た. QMS analysis に よ り 検 out さ れ る water element に は, catalytic surface で の carbon fixed で じ raw material た water に も, catalytic の masato ら な い 気 phase で の pyrolysis に よ る も の や イ オ ン process で raw じ る が add water element わ る が, catalytic を use し な い pyrolysis be 験 な ど と の is に よ り, origin の different な る water element を difference し た. At 700℃で で, when a catalyst is used, the amount of <s:1> water produced で, and the 単なる gas phase thermal decomposition に increases by approximately 20% compared to べて by <s:1> た. Referred to in the preceding paragraph の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results を い る と, import し た エ タ ノ ー ル を の 1.8% が water element generated す る こ と が points か っ た. The catalyst effect lasts for approximately 850 seconds, holding 続 続, and the carbon カ カ ボ ボ ナノチュ ブ ブ ブ(CNT)と て て is fixed された. 750 ℃ で は, CNT growth, fewer が な く, catalytic support に よ る の water element generation は 700 ℃ ほ ど big き く な か っ た が, water element generation は 700 ℃ に than べ か っ た. 800 ℃ で は, の CNT growth が 観 examine さ れ ず, substrate へ の fixed carbon の fewer も な く, water element generation は 750 ℃ の occasions と ほ ぼ with じ で あ っ た. 3. The catalyst metal の chemical state と shape Co catalyst particles は substrate へ の steamed は after acidification し て い た が, エ タ ノ ー ル で decomposition processes also yuan さ れ metal state と な っ た. After thermal decomposition の Co particles は, surface が グ ラ フ ァ イ で ト layer coating さ れ る こ と に よ り, big 気 に さ ら さ れ て も acidification し な か っ た.
项目成果
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