バイオマスタールの酸化的水蒸気改質反応による高濃度水素生成の新技術

生物质氧化蒸汽重整反应制高浓度氢气新技术

基本信息

批准号：
08F08408
负责人：
鈴木憲司
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08408/
关键词：
バイオマスガス化タール改質反応触媒水素合成ガス

项目摘要

本研究の目的は、バイオマスのガス化で副生するタールから水素ガスを得る高性能改質反応触媒を開発することである。改質反応用触媒として一般に使用されるNiを触媒に選び、各種担体について評価を行った。本研究ではタールの模擬物質としてトルエンを用いた。まず、天然素材のドロマイト(mCaCO_3・nMgCO_3)を担体とした場合、Ni担持法の違いによりトルエン転化率、CaCO_3/(MgCO_3)比の違いによりCO、CO_2選択率の異なることが判明した。次に、マイエナイト(Ca_<12>A1_<14>O_<33>)に担持したNi触媒(Ni/(Ca_<12>A1_<14>O_<33>))について評価した。改質反応で重大な課題としてNi表面でのコーキングが知られる。マイエナイトを担体とした場合は顕著なコーキングが観察されず、触媒活性の長時間に渡る維持が認められた。マイエナイトは構造中にO^-、O_2^-、O_2^<2->等の酸素ラジカルを吸蔵しており、それらの酸素ラジカルがマイエナイト表面に吸着する炭素を酸化除去し、絶えずクリーンな表面を維持しているものと考えられた。また、タールに含まれるH_2Sに対する耐被毒性について調べたところ、市販のアルミナ(A1_2O_3)やカルシア・マグネシア(CaO/(MgO))担持触媒に比べ優れていることがわかった。マイエナイトを担体として使用する場合、その比表面積の大きさが重要となる。従来、マイエナイトの比表面積は数m^2/gであり、その拡大化が求められた。本研究において、水熱法と低温加熱を組み合わせた調製法から80m^2/g程度の比表面積を有する高比表面積マイエナイトの製造に成功した。高比表面積マイエナイトは酸素ラジカルめ席占有率が1.5倍に増加し、触媒活性も増大した。更なる活性を有する触媒開発を目指してCaをSrで置換したストロンチウムマイエナイト(12SrO・7A1_2O_3)について調べた結果、ドロマイトやマイエナイト担持触媒より高活性であることが判明した。

本研究的目的是开发一种高性能重整反应催化剂，从生物质气化副产品焦油中获取氢气。选择常用作重整反应催化剂的Ni作为催化剂，并对各种载体进行了评价。在本研究中，使用甲苯作为焦油模拟物。首先，当使用天然材料白云石(mCaCO_3/nMgCO_3)作为载体时，发现甲苯转化率和CaCO_3/(MgCO_3)比在CO和CO_2选择性方面随Ni负载方法而变化。接下来，对担载于钙铝石(Ca_12Al_14O_33)的Ni催化剂(Ni/(Ca_12Al_14O_33))进行评价。众所周知，镍表面结焦是改性反应中的一个严重问题。当使用钙铝石作为载体时，没有观察到明显的结焦，并且催化活性可以长期保持。钙铝石在其结构中储存有O^-、O_2^-、O_2^<2->等氧自由基，这些氧自由基氧化并除去钙铝石表面吸附的碳，从而保持表面始终清洁。此外，当我们研究焦油中所含H_2S的抗中毒性能时，我们发现它优于市售的氧化铝（A1_2O_3）和氧化钙/氧化镁（CaO/（MgO））负载催化剂。当使用钙铝石作为载体时，其比表面积的大小很重要。以往，钙铝石的比表面积为数m^2/g，有必要提高。本研究中，我们采用水热法与低温加热相结合的制备方法，成功制备出了比表面积约为80 m^2/g的高比表面积钙铝石。高比表面积的钙铝石使氧自由基座占有率提高1.5倍，催化活性也随之提高。为了开发具有更高活性的催化剂，我们研究了用Sr代替Ca的锶钙铝石（12SrO 7A1_2O_3），发现它比白云石或钙铝石负载的催化剂具有更高的活性。