メタノール改質装置
メタノール改質装置は、化学工学、特に燃料電池技術の分野で使用される装置であり、メタノールと水（蒸気）の混合物を反応させて純粋な水素ガスと二酸化炭素を生成することができます。
メタノールは圧力と熱、そして触媒との反応によって水素と二酸化炭素に変換されます。
テクノロジー
水とメタノールの混合液（モル濃度比（水：メタノール）1.0～1.5）を約20バールに加圧し、気化後、250～360 ℃に加熱します。生成された水素は、圧力スイング吸着法、またはポリマーもしくはパラジウム合金製の水素透過膜を用いて分離されます。
このプロセスを実行するには 2 つの基本的な方法があります。
- 水とメタノールの混合物を管状の反応器に導入し、触媒と接触させます。その後、後続のチャンバーで圧力スイング吸着（PSA）法、または水素の大部分が透過する膜分離法を用いて、水素を他の反応物および生成物から分離します。この方法は、通常、大型で移動不可能な装置に用いられます。
- もう一つのプロセスは、反応室と分離膜を一体化した膜リアクターです。この比較的新しいアプローチでは、反応室に耐熱性の水素透過膜が組み込まれており、この膜は耐火金属、パラジウム合金、またはPdAgコーティングセラミックで形成されます。これにより、反応が進行するにつれて水素が反応室から分離されます。これにより水素が精製され、反応が継続するにつれて反応速度と抽出される水素量の両方が増加します。
どちらの設計でも、生成ガス（ラフィネート）からすべての水素が除去されるわけではありません。残ったガス混合物には依然としてかなりの化学エネルギーが含まれているため、多くの場合、空気と混合して燃焼させ、吸熱改質反応に必要な熱を供給します。
メリットとデメリット
メタノール改質器は、定置型燃料電池システムまたは水素燃料電池自動車のコンポーネントとして使用されます (改質メタノール燃料電池を参照)。プロトタイプ車であるNECAR 5は、2000 年にダイムラークライスラー社によって発表されました。改質器を備えた自動車の主な利点は、水素燃料を貯蔵するための加圧ガスタンクが不要であることです。メタノールは液体として貯蔵されます。これには物流上大きな影響があります。加圧水素は貯蔵および製造が困難です。また、これは水素の危険性に対する一般の懸念を和らげ、燃料電池自動車をより魅力的なものにするのにも役立ちます。ただし、ガソリンと同様にメタノールは有毒であり、(当然ですが) 可燃性です。PdAg 膜のコストと温度変化による損傷の受けやすさが、採用の障害となっています。
水素発電は CO2 を排出せずにエネルギーを生成しますが、メタノール改質器は副産物としてガスを生成します。
しかし、効率的な燃料電池で使用されるメタノール（天然ガスから製造）は、純分析ではガソリンよりも大気中に排出されるCO2の量が少ない。 [ 1 ]
参考文献
- ^ George A. Olah (2005). 「石油・ガスを超えて：メタノール経済」Angewandte Chemie International Edition 44 (18): 2636–2639. doi : 10.1002/anie.200462121
- Emonts, B. et al.:燃料電池駆動の軽量車両用小型メタノール改質器試験, J. Power Sources 71 (1998) 288–293
- Wiese, W. et al.:燃料電池駆動システムにおけるメタノール水蒸気改質, J. Power Sources 84 (1999) 187–193
- Peters, R. et al.:燃料電池乗用車におけるメタノールコンセプトのダイナミクスと長期安定性の影響を考慮した研究、J. Power Sources 86 (1999) 507–514
参照
