Effects of process parameters of the IS process on total thermal efficiency to produce hydrogen from water

熱化学水素製造法ISプロセスにおける熱効率に対する操作条件の影響

笠原 清司  ; Hwang, G.*; 中島 隼人; Choi, H.*; 小貫 薫; 野村 幹弘

Kasahara, Seiji; Hwang, G.*; Nakajima, Hayato; Choi, H.*; Onuki, Kaoru; Nomura, Mikihiro

熱化学的水素製造プロセスであるISプロセスについて熱効率に対する操作条件の影響を評価した。HI濃縮に電気透析(EED)セル,HIの分解反応にメンブレンリアクターを適用した。4つの操作条件(HI分解反応器の転化率,HI蒸留塔の還流比,HI蒸留塔の圧力,及びEEDセル直後のHI濃度)の感度解析を行った。EEDセル直後HI濃度が熱効率に最も大きい影響があり、熱効率が13.3%変動した。他の操作条件の熱効率への影響は2%以下であった。プロセスの非理想性(EEDセルの電気エネルギーロス,熱交換器のロス,及び排熱からの電力回収におけるロス)の影響が評価された。EEDセルのロスによる熱効率の損失は11.4%だった。熱交換器のロスによって熱効率は5.7%減少した。電力回収のロスは6.3%効率を低下させた。装置が改良された後には、最大の熱効率を得るためにEEDセル直後HI濃度のような操作条件を最適化すべきである。EEDセル,熱交換器及び排熱回収を理想的に行った条件の下では、操作条件を最適化したプロセスの熱効率は56.8%であった。

Thermal efficiency of the IS thermochemical hydrogen production process was evaluated. Sensitivities of operation conditions (HI conversion ratio, pressure and reflux ratio at HI distillation and concentration of HI after EED) and nonidealities of the process (electric energy loss in EED, loss at heat exchangers and loss of waste heat recovery as electricity) were investigated. Concentration of HI after EED had the most significant effect of 13.3 % on thermal efficiency in operation conditions. Nonidealities had importance on thermal efficiency. Thermal efficiency was 56.8 % with optimized operation conditions and no nonidealities.