マイクロ波水蒸気改質による水素製造技術

抄録

当研究所で開発したシングルモード方式のキャビティと新規なマイクロ波吸収材を用いることで，100 ℃/sという極めて高速な加熱方法を見出した。この技術を用いてエタノールの水蒸気改質を行い，マイクロ波改質法の優位性について検証した。その結果，マイクロ波照射下では触媒層のみが選択的に加熱され，従来法よりも低温で触媒を活性化できることが分かった。改質温度500 ℃で転化率100 %，水素濃度70 %，エタノール1モルから最大4.8モルの水素が得られた。また，エタノール量を増やしても改質性能を維持でき，実用レベルに近いガス空間速度SV＝130,000 h⁻¹が得られた。特にマイクロ波を用いると，低温域で平衡濃度計算値よりも著しく高い水素濃度が得られ，従来のプロセスではあり得ない低温改質が実現でき，熱的非平衡状態の存在が示唆された。さらに，マイクロ波照射下では活性化エネルギーが低下し，反応が促進することにより，従来法よりも低温 · 短時間で改質が行われたと推察された。マイクロ波を利用した水素製造法は，始動性や負荷応答性に優れ，低温改質，高効率，小型軽量化など，従来にない多くの優れた特徴を持ち，将来の新しい改質技術として燃料電池等への応用が期待できる。