直接通電加熱によるバイオマスの超臨界水ガス化のパラダイムシフト

本研究は、バイオマスの超臨界水ガス化において急速昇温を行う重要性と、そのコストに直結する加熱設備の削減を目的として、反応器の直接通電加熱を行うとともに、その加熱中にもガス化反応を進行させて、低温部でのタール生成を抑制するためのカーボンナノチューブ担持触媒を実現することを目的としている。2022年度には、本研究の目的であるカーボンナノチューブ紙に触媒を担持した超臨界水ガス化用触媒を作成した。カーボンナノチューブ紙を作成してから触媒と担持する方法と、触媒と担持してから担持したカーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブ紙を作成する方法の二通りを検討し、後者が適切であることを確認した。実際に、濾過および乾燥によって８枚の触媒担持カーボンナノチューブ紙を作成、十分な柔軟性を有し、反応器内に設置することが可能であることを確認している。一方、反応器の急速加熱については、直接通電よりも誘導加熱の方が有効である可能性が確認されたため、両者を併行して検討を進めた。誘導加熱については、簡易な装置を購入して検討を行ったが、コイルが高温となって加熱が停止する状況が確認されたため、内部に冷却水を流してコイルそのものは加熱されないようにするように管を用いてコイルを作り、その中を冷却水を流す構造を構築した。また、コイルの壁と壁とを通して電気が流れてしまうことを防ぐために、耐熱塗料で絶縁を行う処理を行った。

本研究は、バイオマスの超臨界水ガス化において急速昇温を行う重要性と、そのコストに直結する加熱設備の削減を目的として、反応器の直接通電加熱を行うとともに、その加熱中にもガス化反応を進行させて、低温部でのタール生成を抑制するためのカーボンナノチューブ担持触媒を実現することを目的としている。2022年度には、本研究の目的であるカーボンナノチューブ紙に触媒を担持した超臨界水ガス化用触媒を作成した。カーボンナノチューブ紙を作成してから触媒と担持する方法と、触媒と担持してから担持したカーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブ紙を作成する方法の二通りを検討し、後者が適切であることを確認した。実際に、濾過および乾燥によって８枚の触媒担持カーボンナノチューブ紙を作成、十分な柔軟性を有し、反応器内に設置することが可能であることを確認している。一方、反応器の急速加熱については、直接通電よりも誘導加熱の方が有効である可能性が確認されたため、両者を併行して検討を進めた。誘導加熱については、簡易な装置を購入して検討を行ったが、コイルが高温となって加熱が停止する状況が確認されたため、内部に冷却水を流してコイルそのものは加熱されないようにするように管を用いてコイルを作り、その中を冷却水を流す構造を構築した。また、コイルの壁と壁とを通して電気が流れてしまうことを防ぐために、耐熱塗料で絶縁を行う処理を行った。