Development of innovative catalyst process contributing to the promise of COP21 for solid carbon capture from green house gas

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本研究は、温室効果ガスであるCO2を含んだ工業排ガスを触媒変換プロセスによって処理し、資源となるCH4や合成ガスを製造し、そして合成ガスから固体炭素を連続的に捕集するCCU型触媒反応プロセスを構築するものである。COP26で我国が宣言した、CO2排出量の削減目標に貢献する触媒プロセスの開拓が目的である。今年度の研究推進から以下の成果を得た。１．メタン化反応における使用H2量の削減を目的に、H2/CO2比の変化がメタン化活性に及ぼす影響を調査した。その結果、化学量論比4から比率を下げることで当然にCO2転化率は低下するもののCO2/CH4比は大きくなり、ドライ改質用の反応ガスとしては好ましい組成となることを示した。この結果は、メタン化反応とドライ改質反応の組み合わせシステムが利便性（H2消費を抑える）ことを示唆する。２．反応温度の変化によるメタン化反応とドライ改質反応に及ぼすH2/CO2比の影響を調査し、連結プロセスの観点から、メタン化：200℃とドライ改質：700℃の組み合わせが適することを判定した。３．製作した連結型反応プロセスを使い、CO2を出発源として固体Ｃの捕集と合成ガスの製造を連続的に実施することに成功した。このことは、産業プロセス排出ガスをそのままに処理でき、かつ固体Ｃと合成ガス製造を可能にすることを示唆する。４．捕集された固体Ｃは捕集場の入口部分に密に析出し、シート状形状を有することがわかった。これまでのファイバー状固体Ｃとは異なる、新しい形状の炭素が採取できた。５．構築プロセスによるCO2からC＋CO＋CH4への物質変換率はH2/CO2の比に影響されず、ほぼ80～90％であり、工業的な有用性が実証された。その有用性をエクセルギー効率で評価したところ、メタン化反応で一度低下するが、ドライ改質反応と固体Ｃ捕集においてプラスのエクセルギー効率になることを示した。