オープンサイクル熱化学IS法における水素生成反応器の性能向上

Performance improvements of H production reactor for open-cycle thermochemical IS process

久保 真治  ; 小貫 薫; 内藤 誠章*; 橘 幸男 

Kubo, Shinji; Onuki, Kaoru; Naito, Masaaki*; Tachibana, Yukio

水分解を目的としたクローズドサイクル熱化学法に比して、オープンサイクル熱化学法のメリットは、高温吸熱不要,高温機器が不要,熱効率が水電解法よりも高い必要がない、不要な物質を有用な物質に変換できることである。今回、製鉄の省エネルギー技術として、廃棄物である硫黄を原料とし排熱で駆動する二酸化硫黄利用オープンサイクル、具体的にはヨウ素を用いたオープンサイクルIS法を取り上げた。従来、熱負荷が大きかった、ヨウ化水素分解による水素製造工程を、活性炭によるヨウ素吸着法によりワンパス分解率を高めて、所要熱量低減化を計った。ヨウ化水素分解率を50%へ高めるために要する活性炭入り反応器を駆動する熱量を、194kJ/mol-Hと評価した。これにより、プロセス所要入熱量を6380kJ(活性炭なし)から1480kJ/mol-H(活性炭有り)へ減少させることができた。

Merits of open-cycle thermochemical processes are characterized as compared with closed-cycle thermochemical processes to make water-splitting by unnecessity of high-temperature equipments, acceptable low thermal efficiency than water electrolysis to produce hydrogen, and conversions of unwanted materials into valuable materials. This study focuses a open cycle process to produce hydrogen and sulfuric acid from water and sulfur dioxide which is obtained from sulfur of general industry wastes. Improvement of hydrogen iodide decomposition rate by absorptions of reactant of iodine into active carbon was adapted to measure thermal burden on hydrogen production section. A heat requirement to drive a hydrogen production reactor with active carbon was estimated to be 194 kJ/mol-H, thereby heat input of total process was reduced from 6380 without active carbon to 1480 kJ/mol-H with that.