低温プラズマ・紫外光照射によるメタン改質

低温等离子体和紫外光照射对甲烷进行改性

• 批准号: 21K03913
• 负责人: 森吉 泰生
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03913/
• 关键词: メタンスリップ; 炭素析出; 天然ガス

水素は燃焼速度がメタンの7~8倍と高く，消炎距離も短いことから，未燃メタンの排出に有効である．本研究では改質ガスの成分分析，定容容器を用いた燃焼解析および排ガス分析を行い，通常のメタンの場合と比較した．また，改質ガスを模擬したモデルガスを用いてRCEM燃焼試験を行い，改質による図示熱効率への影響についても調査した．低温プラズマをメメタンに照射することで，水素，エタンが生成する．最大でメタン転化率45%，水素濃度32%という結果になった．また，FIDによる炭素数分析から，投入したメタンに含まれる炭素原子のうち，約1/5が固体炭素として析出していることが推定された．エネルギ効率は最大でも4%という結果で，またSEIの上昇に伴って，低下した．実機エンジンへの適用を考えるうえでリアクタのエネルギ効率向上は大きな課題である．定容容器を使った燃焼試験から改質ガスの燃焼期間短縮と未燃メタンおよびCO濃度の低下を確認した．燃焼期間は通常のメタンに比べて相対値で20%短縮．未燃メタンは60％低減した．燃焼前の改質と水素による燃焼促進による二つの効果により未燃メタンが低減したと考えられる．急速圧縮装置を使った燃焼試験から改質(模擬)ガスの図示熱効率が2.3%（相対値で9.2%）上昇することを確認した．

氢气的燃烧速度比甲烷高7至8倍，且灭火距离短，可有效去除未燃烧的甲烷。在本研究中，我们进行了重整气体的成分分析、使用定容容器的燃烧分析以及废气分析，并将其与普通甲烷的情况进行了比较。我们还使用模拟重整气体的模型气体进行了 RCEM 燃烧测试，并研究了重整对指示热效率的影响。通过用低温等离子体照射甲烷，产生氢气和乙烷。最大甲烷转化率为45%，氢气浓度为32%。此外，根据使用FID的碳数分析，估计甲烷输入中包含的约1/5的碳原子以固体碳的形式沉淀。最大能量效率为4%，并且随着SEI的增加而降低。在考虑应用于实际发动机时，提高反应堆的能源效率是一个主要问题。使用定容容器的燃烧试验证实，重整气的燃烧周期缩短，未燃烧的甲烷和CO浓度降低。与普通甲烷相比，燃烧时间相对缩短 20%。未燃烧的甲烷减少了 60%。据认为，未燃烧的甲烷的减少是由于两种作用：燃烧前的重整和氢气的燃烧促进。使用快速压缩装置的燃烧测试证实，重整（模拟）气体的指示热效率提高了2.3%（相对值9.2%）。

项目成果

低温プラズマを用いたメタン改質

使用低温等离子体重整甲烷

• 发表时间: 2022
• 作者: M. Yoshida;S. Yamada;Y. Funami;H. Nakamura;吉田 雅輝，山田 俊輔，船見 祐揮，中村 元;吉田 雅輝，山田 俊輔，船見 祐揮，中村 元;吉田 雅輝，山田 俊輔，船見 祐揮，中村 元;要覚雄太，保木本聖，窪山達也，森吉泰生
• 通讯作者: 要覚雄太，保木本聖，窪山達也，森吉泰生