Closed cycle and continuous operation by a thermo-chemical water-splitting IS process

熱化学法ISプロセスによる閉サイクル連続水素製造

久保 真治  ; 大橋 弘史 ; 金川 昭宏; 笠原 清司  ; 今井 良行  ; 福井 裕*; 西林 俊樹*; 島崎 正則*; 宮下 礼子*; 田子 康弘*; 小貫 薫

Kubo, Shinji; Ohashi, Hirofumi; Kanagawa, Akihiro; Kasahara, Seiji; Imai, Yoshiyuki; Fukui, Hiroshi*; Nishibayashi, Toshiki*; Shimazaki, Masanori*; Miyashita, Reiko*; Tago, Yasuhiro*; Onuki, Kaoru

熱化学法ISにて安定した水素製造を行うため、閉サイクルプロセス運転技術の検討を行った。水素発生量,酸素発生量及び原料水供給量の割合を水分解量論比に一致させる運転技術を開発した。本方法は、各工程間に設置したバッファー容器に現れる溶液量変動を用い量論比からのずれを測定する方法,ブンゼン反応溶液の組成を一定化する方法などから成る。プロセスを運転する際の、主要制御変数,操作変数を決定するとともに、運転方法の有効性を、プロセスシミュレーションにて確認した。加えて、ヘリウムガス加熱にて駆動されるISプロセスにおいて、二つの吸熱工程へ適切な熱量を配分する方法を議論し、ヘリウム加熱酸素発生工程のプロセスシミュレーションにより、その有効性の目処を得た。

For a stable hydrogen production, essential problems with the closed-cycle operation are declared, and the cycle can ensure these are retained in a steady state in case the H production rate, O production rate and HO supply rate have equivalent values. Process control methods used to maintain the mass balance of the process were devised, involving the installation of accumulators for the total system, techniques to maintain the Bunsen reaction composition and so on. For the plant operation, both controlled and manipulated variables were determined, while computer simulation and the bench scale H production test were used to confirm control methods. For closed cycle operation for water splitting driven by helium gas heat, the method is discussed to allocate heat for the O and H production sections in strict proportion. Finally, the use of computer simulation for the O production system allowed the key to maintaining heat balance within a cascade heat absorption system to be confirmed.