成果報告書詳細
管理番号20130000000651
タイトル平成24年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(燃料電池・蓄電池) 金属間化合物製高性能水素製造用触媒構造体を用いた触媒反応管モジュールの技術開発
公開日2013/12/26
報告書年度2012 - 2012
委託先名アイセル株式会社 公立大学法人大阪府立大学
プロジェクト番号P10020
部署名技術開発推進部
和文要約本開発では、水素生成触媒能を有する熱伝導性・耐熱衝撃性に優れた金属間化合物により、流体の混合・接触性に優れ高比表面積を有する触媒構造体を製作し、これを反応管に充填する触媒反応管モジュールを提案した。触媒反応管モジュールを燃料電池用水素製造装置に適用することにより、非常に速い起動性と負荷応答性を有しメンテナンス性にも優れ、従来装置に比べて高性能、コンパクトで機動性があり、かつ、装置及びメンテナンスについて大幅なコストダウンが可能な革新的水素製造装置の実現が期待できる。本事業では、以下の4項目についての研究開発を実施した。1.触媒構造体の作製 4種類のNiベースの合金鋳塊を真空誘導溶解法にて溶製した。いずれの合金鋳塊も切断断面には鋳造欠陥はなく、仕上がりは良好であった。スケジュール上の理由により、触媒構造体は作成せずキュービックカットサンプルのみの作製を行った。2.活性化方法・条件の最適化及び触媒構造体性能評価試験 鋳塊を立方体形状に切断したキュービックカットサンプル等を使用して、メタンの水蒸気改質反応に対する性能評価を行った。反応開始時のメタン転化率について、基準としての市販触媒を上回る転化率を示す金属間化合物もあった。各サンプルとも24時間以内に大きな活性低下は生じなかった。3.混合性能評価試験 触媒構造体と同じ構造を有する触媒構造体モデルについて、パラメーターを変更したものを数種類製作し、低温空気と高温空気により触媒構造体モデルの混合性能を評価した。周方向分割数、内径等について明確な傾向が見られ、触媒構造体の設計指針が得られた。4.ビジネスプランの作成 触媒構造体を適用した触媒反応管モジュールの事業化に向けた課題抽出と今後の解決策を明確にするために、まず市場・技術動向についての調査を行った。調査結果に基づきオンサイト型燃料電池車(FCV: Fuel Cell Vehicle)及び水素ステーションの数量を予測し、触媒反応管モジュールの市場規模を推計した。そして推計結果に基づき収益シミュレーションを行い、ビジネスプランの検討、事業化に向けた課題の抽出を行い、今後の解決策について検討を行った。
英文要約A catalyst tube module, in which catalyst units made of intermetallic alloys are packed, is proposed for a hydrogen production. The catalyst units of intermetallic alloys have an excellent performance of thermal conductivity and thermal shock resistance together with an excellent fluid mixing and contact ability to the catalyst surface by a large surface area due to its unique construction.An innovative hydrogen production plant for fuel cell with a function of rapid DSS (Daily Start Stop) and quick response to thermal load fluctuation will be realized by adoption of the catalyst tube modules. Also, this plant is expected to be better than conventional hydrogen production plants in the viewpoint of a performance, compactness and cost of construction and maintenance. This project has following four categories.1.Catalyst unit by intermetallic alloy Four kinds of Ni base intermetallic alloy ingots were prepared by vacuum induction melting. Microstructural observations revealed that these ingots were crack- and void-free. Because of time constraints, the catalyst unis were not prepared: alternatively, cubic-shaped pieces cut from the ingots were used for evaluations of catalytic and mechanical properties.2.Optimization for procedure and condition in activation of catalyst and performance test Catalytic activity for methane steam reforming was tested by using cubic-shaped pieces cut from the intermetallic alloy ingots. Some intermetallic alloy catalysts showed higher methane conversion at early stage of the reaction than commercial catalysts. No significant reduction of the catalytic activity occurred within 24 hours for all the intermetallic catalysts.3.Mixing performance test A mixing performance was evaluated using catalyst unit models by supplying hot and cold air to the models. Differences in parameters of a number of division in circumference, an inside diameter and etc. for the models showed a clear tendency in mixing performance as for a design instruction of the catalyst units. 4.Business plan A research for market and technology was carried out to extract problems and clarify solutions for problems to commercialize catalyst tube modules.A market size of the catalyst tube modules was estimated based on the number of fuel cell vehicles (FCV) and on-site hydrogen stations those are estimated by the above research results. Finally, future solutions for problems were evaluated based on the examination of business plan and problems by a result of profitability simulation.
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