A Simulation study for closed cycle and continuous hydrogen production by a thermo-chemical water-splitting IS process

熱化学法ISプロセスにおける閉サイクル連続水素製造シミュレーション

久保 真治  ; 笠原 清司  ; 佐藤 博之  ; 今井 良行  ; 岩月 仁 ; 田中 伸幸 ; 宮下 礼子*; 田子 康弘*; 小貫 薫

Kubo, Shinji; Kasahara, Seiji; Sato, Hiroyuki; Imai, Yoshiyuki; Iwatsuki, Jin; Tanaka, Nobuyuki; Miyashita, Reiko*; Tago, Yasuhiro*; Onuki, Kaoru

固有の閉サイクル性のため熱化学法ISプロセスにて安定した水素製造を行うためには困難が伴う。これは本プロセスを実用化学プラントとして成立させるための重要な課題である。ヘリウムガス加熱にて駆動されるISプロセスにおいて、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、ブンゼン反応溶液の組成計測に基づき、二つの吸熱工程へ適切な熱量を配分するものである。本方法を組み込み、かつ、全反応工程を結合した閉サイクルプロセスを高温ヘリウムガスで駆動したプロセスシミュレーションを実施した。ヘリウムガス条件の変動に対し、化学量論的な水素及び酸素発生速度,原料水供給速度が得られたことから、本方法の有効性の見通しを得ることができた。

A stable hydrogen production via the IS process is relatively difficult because of the unique characteristics of the closed-cycle condition involved. This issue is therefore a high targeted priority when industrializing the process as feasible in a chemical plant. In system of IS process coupled with helium gas heat source, a process control method to maintain mass balance of the process was devised. The method is equipped with measurements of Bunsen reaction composition and allocation of heat for the O and H production sections in strict proportion. Via computer simulation for closed-cycle and fully multi-section driven by high-temperature helium gas, the system worked automatically to maintain stoichiometric production ratio in response to shifts of helium gas conditions.