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熱化学法ISプロセス水素製造におけるイオン液体を利用したブンゼン反応に関する実験的検討

Experimental study on the Bunsen reaction using an ionic liquid in thermochemical iodine-sulfur process for hydrogen production

大橋 弘史; 今井 良行

Ohashi, Hirofumi; Imai, Yoshiyuki

ISプロセスの熱効率向上を目的とし、ヨウ素系イオン液体を用いてブンゼン反応の反応溶液中のヨウ素濃度を増加させることによってヨウ化水素濃度が高い生成物をブンゼン反応で得ることをねらいとして、ヨウ素系イオン液体に対するヨウ素及び二酸化硫黄の溶解度、ブンゼン反応について実験的検討を行った。6種類のヨウ素系イオン液体に対して、ブンゼン反応の原料であるヨウ素、及び水、各々との溶解性を調べた結果、水溶性の1-Butyl-3-methylimidazolium Iodideがヨウ素及び二酸化硫黄の溶解度が最も大きく、室温において、ヨウ素の溶解度は4.78mol/molであり、指標となるヨウ化水素に対して2.47倍、二酸化硫黄の溶解度は3.42mol/molであり、指標となる水に対して125倍であった。1-Butyl-3-methylimidazolium Iodideを用いて室温,大気圧の条件でブンゼン反応実験を実施した結果、イオン液体:I$$_{2}$$:H$$_{2}$$O=0.5:0.51:1.0の条件において、これまでに得られていたヨウ化水素濃度の最大値18.4$$pm$$0.8mol%を上回る24.5mol%(=69.8wt%)が得られた。

The feasibility of the Bunsen reaction using ionic liquid containing iodine ion was experimentally examined to improve the thermal efficiency of the hydrogen production using the thermochemical water-splitting iodine-sulfur process by increasing of the hydrogen iodide concentration in the Bunsen reaction. The hydrogen iodide concentration in the hydriodic acid obtained by the Bunsen reaction using The 1-Butyl-3-methylimidazolium Iodide ([bimi][I]) was measured at room temperature, ambient pressure and reactant composition of ionic liquid : I$$_{2}$$ : H$$_{2}$$O = 0.25$$sim$$0.5 : 0.51$$sim$$2.1 : 1.0 (molar ratio). The maximum hydrogen iodide concentration was 24.5 mol% (= 69.8wt%), which was higher than that obtained by the conventional Bunsen reaction. The feasibility of the Bunsen reaction using ionic liquid was confirmed in terms of the increasing the hydrogen iodide concentration in the Bunsen reaction.

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