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月刊ファインケミカル 2020年6月号

【特集】アンモニア分解反応と水素キャリアへの展望

商品コード: F2006

  • 監修: -
  • 発行日: 2020年6月15日
  • 価格(税込): 7,700 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0913-6150

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著者一覧

伊藤直次 宇都宮大学
佐藤剛史 宇都宮大学
古澤 毅 宇都宮大学
今 俊史 (株)巴商会
秋永富士夫 (株)巴商会
永廣卓哉 (地独)大阪産業技術研究所
増田晋也 大阪大学
森 浩亮 大阪大学
山下弘巳 大阪大学
神原信志 岐阜大学
雑賀 高 工学院大学
足立貴義 大陽日酸(株)
寺島健仁 東京農業大学
岡田 至 東京農業大学
冨澤元博 東京農業大学

目次

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【特集】アンモニア分解反応と水素キャリアへの展望

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触媒および膜を強化したパラジウムメンブレンリアクターによる300℃以下でのアンモニア分解
Palladium Membrane Reactor using Catalyst and Membrane Strengthened for Ammonia Decomposition below 300℃ 

 パラジウム膜は300℃以下では水素脆化の問題があるが,薄膜化する際に支持体との間に中間層を設けて従来にない堅固な水素分離複合膜とする作製法を開発した。加えて低温活性触媒の有力候補であるRu/CeO2系触媒の補強を行ったところ,割れや粉化のない充填触媒を調製できた。こうした膜や触媒を用いてメンブレンリアクターを組み立てアンモニア分解を行ったところ,300℃以下の低温でも安定かつ加速的に進めることができることを示した。

【目次】
1.はじめに
2.パラジウムと複合膜化
2.1 水素透過性金属
2.2 Ru触媒の改良
2.3 膜反応器によるアンモニア低温分解
3.膜作製と分解試験
3.1 300℃以下で使用可能なパラジウム複合膜
3.2 膜反応器によるアンモニア分解反応
4.おわりに

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電子供与性助触媒を添加したCoMo系触媒によるアンモニア分解反応   
Ammonia Decomposition on a CoMo-Based Catalyst with an Electron-Donating Promoter

 アンモニアは穏和な液化条件などの特長を有し,エネルギー媒体として近年注目を集めている。そのため,アンモニアから効率的に水素を製造するためのアンモニア分解プロセスに関する研究開発が活発化している。本稿では,アンモニア分解触媒に用いる助触媒として水酸アパタイトを応用した背景および結果を紹介する。

【目次】
1.はじめに
2.水素キャリアとしてのアンモニア
3.アンモニア分解触媒について
3.1 アンモニア分解触媒の活性種
3.2 アンモニア分解触媒の助触媒
4.電子供与性助触媒を添加したアンモニア分解触媒の開発
4.1 高温下での水酸アパタイト(HAp)の触媒特性
4.2 アンモニア分解触媒への水酸アパタイト(HAp)添加効果
5.おわりに

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非平衡合金ナノ粒子触媒によるアンモニアボランからの効率的水素生成
Efficient Hydrogen Production from Ammonia Borane using Non-Equilibrium Binary Alloy Nanoparticle Catalysts

 平衡状態図において二相分離する金属の組み合わせを,TiO2担体上で共含浸・水素還元を行うことで,水素スピルオーバーにより特異的に非平衡固溶体合金ナノ粒子が形成することを見出した。作製した合金ナノ粒子触媒は,アンモニアボランからの水素生成反応に高活性を示す。本研究では,この高活性化の要因および合金形成メカニズムについても調査した。

【目次】
1.はじめに
2.非平衡RuNi固溶体合金ナノ粒子の調製とアンモニアボランからの高効率水素生成
3.TiO2上での非平衡RhCu固溶体合金ナノ粒子の形成メカニズムの調査と効率的水素生成
4.おわりに

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アンモニアのプラズマ分解による水素生成特性
Hydrogen Production Characteristics by Plasma Decomposition of Ammonia

 水素分離膜を組み込んだプラズマ反応器(プラズマメンブレンリアクター:PMR)とアンモニア分解触媒反応器を併用し,アンモニアから純水素を製造する実験を行った。印加電圧とプラズマ入口圧力を変化させて純水素生成量およびエネルギー効率を調べた。水素生成量304L/h,エネルギー効率51.4%が得られた。

【目次】
1.はじめに
2.実験装置および実験条件
3.水素生成量増加のための工夫
4.水素生成特性
4.1 触媒によるアンモニア分解
4.2 触媒とPMRによる水素生成特性
4.3 エネルギー効率
5.おわりに

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アンモニア燃料・エネルギーシステムのエクセルギー解析          
Exergy Analysis for Ammonia Fueled Energy Systems

 様々なエネルギーシステムの設計に際して,エネルギー解析だけではなく,熱力学第2法則を適用したエクセルギー解析を行うと新たな知見を得ることができる。本稿では,システム全体を評価するためのエクセルギー解析に基づいて,内燃機関と燃料電池の2つのアンモニア燃料・エネルギーシステムを比較した。

【目次】
1.はじめに
2.エクセルギー解析
3.アンモニア・エネルギーシステムのエクセルギー解析
3.1 アンモニア燃料・エネルギーシステム
3.2 アンモニア分解器
3.3 エネルギーフロー
4.エネルギー解析
5.エクセルギー解析
6.おわりに

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燃料電池自動車用水素に対応した高純度水素精製技術      
High Purity Hydrogen Purification Technology for Fuel Cell Vehicles

 燃料電池自動車(FCV)用の水素には国際標準があり,高純度の水素が求められている。我々は,アンモニア分解ガス(75%H2+25%N2)をPSA(Pressure Swing Adsorption)法で精製し,窒素濃度を10ppm 以下,メタン濃度を0.1ppm 以下まで除去すると共に,水素の回収率を90%以上まで上げることができる高効率な精製技術を開発した。

【目次】
1.はじめに
2.燃料電池自動車用水素
2.1 FCV用水素燃料の規格
3.アンモニア分解水素
4.水素精製技術の開発
5.PSA式水素精製装置の開発
5.1 PSAによる窒素・メタンの除去
5.2 PSAプロセスの検討
6.水素精製パイロット試験
6.1 パイロット試験装置によるPSA試験
6.2 排気ガス供給設備の開発
7.まとめ

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[連載]ピリジン系機能性化学品(特に農薬)
               
第2回:一置換ピリジン誘導体-2
Monosubstituted Pyridine Derivatives-2

 第1回では,ピリジン,ピコリン,シアノピリジン,ピリジンカルボン酸,アミノピリジン,ハロゲノピリジンなどの製法および用途について述べた。今回は,ハロゲノピリジンを原料とするピリジン誘導体,ピコリン誘導体,ピリジンカルボキシアルデヒド,ピリジンのニトロ化とスルホン化,天然物であるニコチン,アナバシンなどについて述べる。

【目次】
3.22 4-ジメチルアミノピリジン(40)
3.23 4-ピペリジノピリジン(41)
3.24 2-ビニルピリジン(43)
3.25 4-ビニルピリジン(45)
3.26 2-ピリジンメタノール(47)
3.27 2-ピコリンボラン(50)
3.28 (4-ピリジル)アセトン(51)
3.29 2-ピリジンカルボキシアルデヒド(52)
3.30 3-ピリジンカルボキシアルデヒド(53)
3.31 4-ピリジンカルボキシアルデヒド(56)
3.32 5-(2′-ピリジル)-2-ピリドン(57)
3.33 2-メルカプトピリジン(61)
3.34 2,2′-ジピリジルジスルフィド(63)
3.35 3-ニトロピリジン(64)
3.36 ピリジン-3-スルホン酸(65)
3.37 3-ヒドロキシピリジン(66)
3.38 ニコチン(10)
3.39 アナバシン(67)
3.40 2,2′-ビピリジン(68)

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[ケミカルプロフィル]

アジピン酸アンモニウム(Ammonium adipate)
イソフタル酸(Isophthalic acid)
塩化ベンゾイル(Benzoyl chloride)

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[ニュースダイジェスト]

・海外編
・国内編
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