産総研、ギ酸を用いて圧縮機を使わずに高圧水素を連続製造する技術を開発

産業技術総合研究所(産総研)は12月11日、圧縮機を用いないで、ギ酸から高圧水素を連続的に供給する技術を開発したと発表した。

同成果は、産総研 化学プロセス研究部門 マイクロ化学グループ 川波肇 研究グループ長、井口昌幸 特別研究員、再生可能エネルギー研究センター 姫田雄一郎 水素キャリアチーム付らの研究グループによるもので、12月10日付けの独科学誌「ChemCatChem」に掲載された。

水素ステーションにおいて、水素の圧縮に用いる圧縮機は設備費の約30%を占めるうえ、水素の圧縮にかかるコストは、供給する水素価格の約50%に達するため、省エネルギーで低コストの高圧水素製造技術の実現が望まれている。

同研究グループが今回開発した技術は、イリジウム錯体によってギ酸から水素を効率的に発生させる反応により、化学エネルギーを圧力エネルギーとして取り出して高圧水素を得るもの。ギ酸とイリジウム錯体触媒を耐圧の反応容器に入れ、80℃で反応させると容易に40MPa以上の高圧の水素と二酸化炭素のガスを連続的に発生させることができる。

また、ギ酸から発生した水素と二酸化炭素からなる30MPaの高圧ガスをマイクロ熱交換器で素早く-10℃まで冷却したところ、均一相の状態から、気相と液相の2相に分離した。さらに冷却温度を-50℃まで低くして上部の気相の成分を測定すると、水素が85%となった。これは、得られた水素と二酸化炭素が超臨界流体として均一相であった状態を、一気に冷却して高圧状態へ変化させると、気相と液相の2相に分離する現象を利用している。

同研究所によると、同方法を用いれば、理想的には93%にまで水素を精製することができ、将来、より迅速に冷却が可能な熱交換器の導入や、別途高圧下での二酸化炭素の吸収除去技術を併用すれば、実用に耐えうる99.99%以上の純度の高い高圧水素をギ酸から得られるとしている。

今回開発された高圧水素の連続製造法の概略図



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