Verification of catalyst flow, catalyst activity and reforming performance by plasma jet in a plasma-catalitic gas reforming

等离子催化气体重整中等离子射流验证催化剂流动、催化剂活性和重整性能

• 批准号: 22K18918
• 负责人: 小林 信介
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18918/
• 关键词: 大気圧プラズマ; 噴流層; 触媒; ガス改質; プラズマ; 流動層

二酸化炭素排出量削減の観点から，誘電体バリア放電(Dielectric Barrier　Discharge, DBD)により触媒を活性させると同時にプラズマ化した反応ガスを活性触媒に接触させることで合成を行うプラズマ-触媒複合システム(Plasma-Catalytic System, PCS)を用い，低温・常圧下においてスイッチ一つでCO2から合成ガスやアルコールなどの化学出発原料を直接合成可能な新たな高効率ガス改質装置の開発する．PCSの効率化においてはプラズマと触媒粒子の相互作業が鍵となることから，本研究では反応制御，特に温度制御に大きな課題を抱える固定層PCSに対して，触媒粒子を流動・循環させることで常にフレッシュなプラズマと触媒粒子を効率的に接触させることが可能な噴流層PCSの開発を実施した．今年度は噴流層PCS制御において重要なとなる充填粒子性状および粒子充填量が反応ガスの転化率に及ぼす影響について評価を行なった．充填粒子には触媒粒子や導電性の高いカーボン粒子，銅粒子を用い，反応ガスにはCO2を用いた．実験の結果，導電性粒子を充填することにより低印加電圧でプラズマの生成が可能であることが明らかとなった．ただし，銅粒子を用いた場合には改質時に微粒子の一部が溶融し，層内に付着してしまうことが明らかになった．一方で，カーボン粒子を用いた場合には低印加電圧でプラズマ生成が可能であるとともに，長時間の運転が可能であることがわかった．カーボン粒子の充填量を変化させた場合，層内の粒子密度によりプラズマ分布が大きく異なり，また充填量の増大ともに反応ガスの転化率も大きく異なること分かった．ただし，粒子充填量が多くなると逆に転化率が低下する傾向も見られた．噴流層PCSは固定層PCSに比べて高い転化率が得られるものの，最適流動化条件および充填量の選択が重要であることがわかった．

Reduction in carbon dioxide emissions 観 points ら Dielectric BarrierDischarge DBD) に よ り Catalytic activity を さ せ る と simultaneously に プ ラ ズ マ change し た anti 応 ガ ス を contact active catalyst に さ せ る こ と で synthetic line を う プ ラ ズ マ - Catalytic composite シ ス テ ム (Plasma - Catalytic System, PCS) を い, Under low temperature, often 圧 に お い て ス イ ッ チ a つ で CO2 か ら synthetic ガ ス や ア ル コ ー ル な ど の chemical out 発 raw materials direct synthesis may な を new た な high working rate ガ ス modification device の open 発 す る. PCS の sharper rate change に お い て は プ ラ ズ マ と catalyst particle の each homework が key と な る こ と か ら, this study で は anti 応 suppression, trevor に temperature suppression に big き な subject を embrace え る fixed layer PCS に し seaborne て, を catalyst particles flow, circulation さ せ る こ と で often に フ レ ッ シ ュ な プ ラ ズ マ と catalyst particle を sharper rate に contact さ せ る こ と が may な PCS の open flow layer 発 を be applied し た. Our は flow layer PCS suppression に お い て important な と な る filling particles traits お よ び particle filling quantity が anti 応 ガ ス の planning rate に and ぼ す influence に つ い て review 価 を line な っ た. Filling particles: に に catalyst particles: や conductive <s:1> high <s:1> カ <s:1> ボ <e:1> <e:1> particles, copper particles: を use に, anti-応 ガスに <s:1> CO2を use を た. Be 験 の as a result, the conductive particles を filling す る こ と に よ り low Inca 圧 で プ ラ ズ マ の possible で が あ る こ と が Ming ら か と な っ た. を た だ し, copper particles with い た occasions に は modification when に の a が particles melt し, intraformational に pay the し て し ま う こ と が Ming ら か に な っ た. One party で, カ ー ボ を ン particles with い た occasions に は low Inca 圧 で プ ラ ズ マ possible で が あ る と と も に, long の transport planning が may で あ る こ と が わ か っ た. カ ー ボ ン particle の fill-up を variations change さ せ た occasions, intraformational の particle density に よ り プ ラ ズ マ distribution が big き く different な り, ま た fill-up の raised large と も に anti 応 ガ ス の planning large flowrate も き く different な る こ と points か っ た. Youdaoplaceholder0 ただ, particle filling amount が, many くなると, reverse に転 rate が, low する tendency ただ view られた. Jet PCS は fixed layer PCS に than べ て high い planning flowrate が must ら れ る も の の, moving of the optimum conditions for お よ び fill-up の sentaku が important で あ る こ と が わ か っ た.

项目成果

噴流層型DBDプラズマリアクターを用 いたCO2による炭素リサイクル技術の開発

使用喷射床型DBD等离子体反应器开发利用CO2的碳回收技术

• 发表时间: 2022
• 作者: 坂元純輝;小林信介;板谷義 紀;須網暁
• 通讯作者: 須網暁

噴流層型DBDプラズマ反応装置を用いたガス改質

使用喷动床 DBD 等离子体反应器进行气体重整

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本燃焼学会誌
• 作者: Wanyu Shi; Zizhen Liu; Iori Yamada; Daichi Noda; Takuya Kataoka; Kenji Shinozaki;Kenji; Motohiro Tagaya;小林信介，張百強，神谷憲児
• 通讯作者: 小林信介，張百強，神谷憲児