大気圧流動層プラズマを利用した革新的小規模分散型アンモニア合成

使用常压流化床等离子体的创新型小规模分布式氨合成

基本信息

批准号：
22K14236
负责人：
全俊豪
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

近年，日本では発電量が不安定な再生可能エネルギー発電を大量投入した低炭素社会に移行し始めている。そこで，電力系統の安定性の観点からも余剰に生産した電力をエネルギーキャリアに貯蔵し輸送する技術の必要性が高まっている。エネルギーキャリアの中でもアンモニアは，17.8 mass%の質量水素密度を有しており，大量生産技術が確立され，燃料という形で直接利用できるエネルギーキャリアとして現在有望視されている。アンモニア合成の製造手法はハーバーボッシュ法が確立されており，現在も産業利用されているが，大量なエネルギーを使用する関係上，小規模分散型の再生可能エネルギー発電に適応できない。本研究計画では申請者独自に開発した大気圧流動層プラズマ（特許出願済み）とルテニウム担持酸化マグネシウムナノ粒子触媒を組み合わせて，再生可能エネルギー発電の余剰電力を有効活用した革新的なCO2フリーの小規模分散型アンモニア合成を目指す。本年の研究実績としては実験装置を準備し，実験をスタートアップしたところ，ルテニウム担持触媒と大気圧流動層プラズマを組み合わせたことで，従来のパックドペットプラズマよりも3倍ほど高いアンモニア合成収率が達成できることがわかった。しかし，大気圧流動層プラズマの放電維持は現在15分程度が限界であり，触媒粒子が凝集してしまうことが原因であると思われる。今後はさらなる大気圧流動層プラズマの維持条件を探し，安定的なアンモニア合成手法を開発していく予定である。

近年来，日本已开始转移到一个低碳社会，该社会引入了大量可再生能源发电，这具有不稳定的发电。因此，从电力系统的稳定性的角度来看，需要将多余电源运输到能源载体的技术需要增加。在能量载体中，氨的含量为17.8个质量％质量氢密度，现在有望作为已建立的能量载体，可以直接以燃料形式使用。 Bosch方法已在氨合成的制造方法中建立，并且仍在行业中使用，但是由于使用了大量能源，因此无法适应小规模多样化的可再生能源产生。在该研究计划中，无需创新的二氧化碳，实际上利用了通过结合申请人独立开发的大气压力流量层等离子体（专利的应用）来产生的可再生能源的盈余功率。由于今年的研究，我们准备了实验设备，并开始实验。但是，保持气压流量层血浆的排放目前约为15分钟，这可能是由于催化剂颗粒的聚集。将来，我们计划为气压流层血浆寻找进一步的维护条件，并开发稳定的氨合成方法。