太陽光由来メタン合成システムのシステム最適化および製造コスト削減

太阳能甲烷合成系统的系统优化和制造成本降低

• 批准号: 22K05008
• 负责人: 太田 靖之
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Miyazaki
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05008/
• 关键词: 集光型太陽電池; P2Gシステム; 再生可能エネルギー; Power-to-Gasシステム; 固体高分子型水電解装置; メタネーション

既存メタネーション装置に、水素・二酸化炭素混合ガス導入路を追加で設置した。メタネーション装置は、2段の反応管により構成される。反応管それぞれに二酸化炭素流量を制御するマスフローコントローラー(前段の反応管のマスフローコントローラーをMFC1、後段の反応管のマスフローコントローラーをMFC2)を設置し、二酸化炭素供給量を制御した。MFC1およびMFC2の二酸化炭素供給比率を段階的に変更した場合のそれぞれの反応管温度を評価した。供給比率は、MFC1:MFC2=1.0:0.0(従来構成と同等)、0.9:0.1、0.8:0.2、0.7:0.3、0.6:0.4とし、全二酸化炭素供給量は水素供給量から化学量論組成をもとに制御した。供給比率1.0:0.0では、前段の反応管での反応が十分に行われ、その反応熱により反応管温度が設定値よりも上昇した。その後、供給比率を変更することにより、反応熱が減少し、前段の反応管温度が設定温度(260℃)に安定した。後段の反応管温度は設定温度から変化することはなかった。それぞれの供給比率における反応管の過熱に必要な消費電力を評価した。供給比率1.0:0.0および0.9:0.1では、前段の反応管でのメタネーション反応が十分でその反応熱により、過熱に必要な電力は必要なかった。MFC1の供給量を0.8、0.7、0.6と減少することで反応熱が減少し、前段の反応管温度を維持するための電力が増加した。後段の反応管では、供給比率を変化する(反応管2での反応量を増加させる)ことで、後段の反応管での消費電力が減少した。以上のことから、今回導入した混合ガス導入経路を用いることで、各反応管での消費電力が変化することを明らかにした。

在现有甲烷化装置上增设氢气/二氧化碳混合气体导入管线。甲烷化装置由两级反应管组成。每个反应管内安装质量流量控制器，控制二氧化碳的流量（第一级反应管的质量流量控制器为MFC1，第二级反应管的质量流量控制器为MFC2），以控制二氧化碳的加入量。供应的二氧化碳。当逐步改变MFC1和MFC2的二氧化碳供给比时，评价反应管温度。供给比例为MFC1:MFC2=1.0:0.0(与常规配置相同)、0.9:0.1、0.8:0.2、0.7:0.3、0.6:0.4，通过计算化学计量组成确定二氧化碳供给总量原来控制的氢气供应量。在1.0:0.0的供给比下，第一级反应管内的反应充分进行，反应热使反应管温度升至设定值以上。此后，通过改变供给比，反应热减少，第一段反应管的温度稳定在设定温度(260℃)。后期反应管温度与设定温度没有变化。评价各供给比例下加热反应管所需的电力消耗。在供给比为1.0:0.0和0.9:0.1时，第一级反应管内甲烷化反应充分，反应热产生，不需要电力进行过热。通过将MFC1的供给量减少到0.8、0.7、0.6，反应热减少，维持第一级反应管温度所需的功率增加。通过改变后续反应管中的供给比例(增加反应管2中的反应量)，降低了后续反应管中的电力消耗。由上可知，通过使用本次介绍的混合气体导入路径，各反应管内的电力消耗发生变化。