成果報告書詳細
管理番号20110000001023
タイトル平成21年度成果報告書 エコイノベーション推進事業「多孔質セル電極内の酸化還元反応によるバイオガス改質の調査研究」
公開日2011/7/2
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人鹿児島大学 株式会社鹿児島TLO
プロジェクト番号
部署名研究開発推進部
和文要約 高分子形燃料電池の改質器の活用方法を根底から見直すことで、国産バイオガスからの水素生成を可能とすることを目的とし、(a)電気化学セルのカソード・アノードの種類による最適なH2系燃料の合成条件を検討、(b)効率的なH2生成を実現する反応温度の検討、(c)バイオガスの改質調査、(d)バイオガスの成分分析、(e)研究動向と市場性の調査、(f)類似技術に関する特許調査の各項目について研究調査をおこなった。
 各項目について、(a)セルB(RuO2/GDC-GDC-RuO2/GDC)およびセルC(NiO/GDC-GDC-RuO2/GDC)によりCH4-CO2バイオガスの改質が可能であった。(b)温度範囲400-800℃で改質温度において、改質の割合は温度とともに上昇し、800℃では90%以上の模擬ガスが改質された。(c)バイオガスを800℃のセルBとCに通して改質し、模擬ガスと同等の良好な結果が得られた。(d)焼酎粕由来バイオガス、生ゴミ・家畜糞尿由来バイオガスそれぞれについてのメタン、二酸化炭素、など全8種類の無機ガス濃度を確認した。(e)垂水市や京都市など他地域におけるバイオガス実証試験結果の検証、高圧ガス保安法などの法規制の問題確認、吸蔵合金などによるガス貯蔵や運搬技術の確認、および水素需要動向の確認を行った。(f)バイオガス、水蒸気改質による水素製造、水素貯蔵用合金・貯蔵容器に関する特許出願分析による動向確認を行った。以上、(a)-(f)の調査結果を得ることができた。
 上記結果を踏まえ、今後の事業化に向けた課題として、バイオガスの生産量の確保、改質器のスケールアップ、長期安定性の確保、水素分離技術の確保、二酸化炭素のクローズドシステム化の検討などが挙げられる。
英文要約Research on reforming of Biogas through oxidation-reduction reaction Using electrochemical porous cell
Concerning a new technology producing H2 fuel from biogas using electrochemical porous cell, confirmation of the technology and research on potential of the market were performed.
This research reports (a) Experimental search for optimum combination of the material for cathode and anode of an electrochemical cell, (b) Experimental search for optimum temperature of reforming, (c) Experiment in reforming of biogas, (d) Componential analysis of biogas,(e) Analysis of research trend and market potential of Biogas and H2 fuel, (f) Patent analysis of relevant field .
The results were as follows. (a) It is possible to reform CH4 with CO2 with electrochemical cell B (RuO2/GDC-GDC-RuO2/GDC) and cell C (NiO/GDC-GDC-RuO2/GDC). (b) The reforming fraction of CH4-CO2 mixed gas increased at a higher temperature and reached above 90% at 800℃. (c) Biogas was reformed through cells B and C at 800℃, and the reforming fraction was comparable with that of CH4-CO2 mixed gas. (d)Concentration of 8 inorganic gases including each biogas from shochu lees and biogas from garbage and livestock excretion was analyzed with gas chromatography. (e)The results of field test of using biogas at Tarumizu-city or Kyoto-city etc. were analyzed to raise an issue and a business difficulty caused by legal regulations were confirmed and newly technology of hydrogen storage or transporting with hydrogen storing alloy and the trend in demand of hydrogen were searched. (f)Each patent about biogas, steam reforming, hydrogen storing alloy and hydrogen storage vessel has been applying constantly the last 10 years.
The issues for the next stage are as follows. A certain amount of biogas should be secured. Electrochemical porous cell has to be scaled up. The long-term stability of electrochemical cell should be studied. Technology of hydrogen separation from reforming gas should be advanced. And, study about closed CO2 system in this reforming method is needed.
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