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水の熱化学分解

Thermochemical decomposition of water

小貫 薫; 野口 弘喜; 田中 伸幸; 竹上 弘彰; 久保 真治

Onuki, Kaoru; Noguchi, Hiroki; Tanaka, Nobuyuki; Takegami, Hiroaki; Kubo, Shinji

水の熱化学分解による水素製造について、特にISプロセスに関する要素技術の研究開発状況を紹介する。熱化学水素製造法は熱エネルギーにより水を分解し水素を製造する。高温吸熱反応と低温発熱反応の反応サイクルが水分解に必要な自由エネルギーを生み出す。多くのプロセス構成が提案されてきたが、硫酸分解反応を高温吸熱反応に用いる硫黄系と呼ばれる一群の熱化学プロセスは常に研究者の関心を集めてきた。ISプロセスは硫黄系プロセスを代表する熱化学プロセスであり、これまでに、ISプロセスによる連続水分解の可能性が検証され、また、過酷なプロセス環境で用いる耐食性装置材料の候補材料も選定されている。現在、水素製造能力向上を目指して、分離膜技術の適用及び高性能触媒の開発研究が行われている。また、セラミックスのような候補材料を用いた反応器の開発が進められている。

Thermochemical water-splitting process decomposes water using thermal energy by operating high temperature endothermic reaction(s) and low temperature exothermic reaction(s) cyclically, with which free energy of water decomposition is produced. The so-called sulfur family processes, which utilize thermal decomposition of sulfuric acid as the high temperature endothermic reaction, have attracted lots of interest among the many processes proposed so far. The IS process represents the pure thermochemical sulfur family processes. The continuous hydrogen production by IS process was demonstrated in laboratory, and the materials of construction for the IS process have been screened by corrosion tests performed in the severe process environment. At present, application of membrane technologies and development of catalysts are under study to improve the hydrogen production performance. Also, development is underway of the chemical reactors made of candidate materials such as ceramics.

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