溶融イオン循環型カーボンフリー水素合成法の開発

熔融离子循环无碳制氢方法的开发

• 批准号: 22K04823
• 负责人: 原田 琢也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04823/
• 关键词: 水素合成; カーボンフリー; メタン水蒸気改質; CO2吸収剤; 溶融イオン; 固液セパレーター; 多孔質ナノポーラス

本研究では、次世代の低コスト・高効率カーボンフリー水素合成技術の確立を目標に、近年我々が世界に先駆けて新たに見出した高温・液体型の新しいタイプの溶融イオン型CO2吸収剤を用い、“連続CO2吸収強化型メタン水蒸気改質法”の技術開発を行う。この新しい水素合成プロセスでは、高温・高湿のメタン水蒸気改質反応条件下において、その副生成物として生成されるCO2を選択的に改質器から取り除くことが可能な新しいCO2吸収剤を開発し、さらにその連続循環を可能とする固液分離セパレータの開発を行うことが重要な技術課題となる。そしてその上で、これらを用いた新しい改質反応器を設計し、その反応挙動の詳細な動的ダイナミックス解析を行うことで、さらなるスケールアップ、高効率化へ向けた反応条件の最適化を進める。本研究の第一段階となる本年度は、特にその反応材料の選定とその評価システムのセットアップを中心に研究を遂行した。この中で、まずメタン水蒸気改質が進む高温条件下での、溶融イオン酸化物型CO2吸収剤のCO2吸脱着特性、イオン伝導特性、さらには動的レオロジー特性の解析を実施するための分析システムを新たに研究室に構築し、その材料物性の測定評価を進めた。またさらに、高温条件下で動作可能な固液分離セパレータに対する候補部材として、高い熱安定性とガス透過性を有した新たな金属酸化物ポーラス膜を試作し、その膜分離特性について基礎的解析を行った。今後さらに、これらの材料構成の最適化およびその特性解析を進めることで、本反応システムの構築に最も好適な条件を特定し、最終目的である新しい連続CO2吸収強化型メタン水蒸気改質器の設計と評価を進めていく。

This study aims to establish a new technology for synthesizing water element with low temperature and high efficiency in the next generation. In recent years, we have seen new developments in the world, such as high temperature and liquid CO2 absorption, and the development of a new technology for "CO2 absorption enhancement type water vapor modification method." This new type of water element synthesis process is an important technical subject for the development of a CO2-selective reformer for the production of by-products and by-products under high temperature and high humidity conditions. The design of the new modified inverter, the detailed analysis of the inverter motion, and the optimization of the inverter conditions with high efficiency are discussed. The first phase of this study was carried out this year in the selection and evaluation of special anti-corrosion materials. In this regard, the analysis of CO2 adsorption and desorption characteristics, thermal conductivity and dynamic properties of dissolved and acidified CO2 adsorbents under high temperature conditions has been carried out. The new laboratory structure, measurement and evaluation of material properties have been carried out. In addition, it is possible to perform solid-liquid separation under high temperature conditions. Candidate components, high thermal stability, high permeability, and new metal acid membranes are tested. Basic analysis of membrane separation characteristics is carried out. In the future, the optimization of the material composition and the analysis of the characteristics of the system will be further studied. The optimum conditions for the construction of the system will be specified. The final goal will be to further evaluate the design of the CO2 absorption enhanced water vapor modifier.