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エネルギー・電池
( A064 )

エネルギー触媒技術

エネルギー触媒技術

【監修】
アイシーラボ  室井 髙城

発刊日
2010年11月29日
体裁
B5判上製本 303頁
ISBN
978-4-86428-010-5
Cコード
3058
価格(税込)
64,800
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61,508 円)

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冊数:
PDFパンフレット(A064 書籍「エネルギー触媒」)

著者リスト

室井 髙城 アイシーラボ
高橋 武重 鹿児島大学名誉教授
藤元 薫 北九州市立大学
武石 薫 静岡大学
朝見 賢二 北九州市立大学
平野 勝巳 日本大学
関 浩幸 JX日鉱日石エネルギー(株)
馬場 俊秀 東京工業大学
冨重 圭一 東北大学
白井 誠之 (独)産業技術総合研究所
岡田 治 (株)ルネッサンス・エナジー・リサーチ
吉武 優 旭硝子(株) 
山中 一郎 東京工業大学
石原 達巳 九州大学
五十嵐 哲 工学院大学
岡田 佳巳 千代田化工建設(株)
秋鹿 研一 放送大学
斉藤 泰和 (株)新エネルギー研究所
原田 亮 長岡技術科学大学
小貫 薫 (独)日本原子力研究開発機構
高田 剛 東京大学

趣旨

 火を使い始めた人類にとってつい最近までエネルギーは無尽蔵のものと思われていた。しかし, 我々の用いている化石資源は太陽エネルギーによって何億年もかかって生成されたものである。これらの化石資源は今後100年もすると我々人類は完全に使い切ってしまうことが明確になってきた。更に化石資源を使い切る以前に地球温暖化ガスである炭酸ガスの濃度が上がり地球上で異常気象をもたらされると考えられる。現在, エネルギー資源の問題は有史以来人類に与えられた最大の課題となった。これらの問題を解決するには短中期的には徹底した省エネルギー対策と非在来型エネルギーの利用, 長期的には太陽エネルギーの利用を含む再生可能エネルギーの利用が必須である。
 触媒はこれらの問題を解決する極めて重要な手段である。
 本書籍は触媒を用いた最新のエネルギー対策技術についてまとめた1冊です。

目次

1章 今後のエネルギー触媒技術
 1. 世界のエネルギー需要
  1.1 エネルギー需要予測
  1.2 エネルギー需要の増加する地域
  1.3 米国のエネルギー需要予測
 2. エネルギーの供給
  2.1 石油と天然ガスの埋蔵量
  2.2 2030年の液体燃料
  2.3 原油価格
  2.4 非在来型液体燃料
 3. 日本のエネルギー需要
  3.1 2030年の需要予測
  3.2 日本のエネルギーの用途別需要
 4. 世界の発電原料
 5. 世界のエネルギー起源CO2排出量削減対策
 6. 触媒に期待されている役割
  6.1 新エネルギー
  6.2 省エネルギー
  6.3 CO2削減
  6.4 石炭の利用
  6.5 再生可能エネルギー
  6.6 バイオマス
  6.7 太陽光
 7. 期待されている触媒技術
 
2章 超重質油の利用にむけた触媒の開発
 1節 超重質油脱硫触媒
  1. 油種による処理法の戦略
  2. 超重質油の水素化脱硫の特徴
  3. 好ましい触媒の特徴
   3.1 活性劣化に及ぼす触媒細孔径の影響
   3.2 脱メタル触媒の活性成分の含量
  4. ガード反応器の温度制御と活性劣化
 
 2節 超重質油のアップグレーディング
  1. 背景
  2. アップグレーディングの定義
  3. 超重質油
   3.1 現状の重質油
   3.2 オイルサンド
  4. アップグレーディングの実際
   4.1 アップグレーディングの方法
   4.2 炭素除去
    4.2.1 ディレードコーキングプロセス
    4.2.2 フレキシコーキングプロセス
    4.2.3 ビスブレーキングプロセス
    4.2.4 ユリカプロセス
    4.2.5 接触分離プロセス
   4.3 接触分解
    4.3.1 残油処理(RFCC)
    4.3.2 残油処理の問題点
    4.3.3 残油処理対策
   4.4 水素化分解
    4.4.1 H-Oil プロセス
    4.4.2 LC-Fining
    4.4.3 HYCON プロセス
  5. オイルサンド
  6. ガス化
   6.1 アスファルトからの燃料製造(ATL)

3章 天然ガス変換触媒の開発
 1節 GTL触媒の開発
  1. 天然ガスのエネルギー化とGTL技術とは
  2. 合成ガスの製造
   2.1 耐コーキング触媒の開発
   2.2 接触部分酸化
  3. フィッシャー・トロプシュ合成(FTS)
  4. フィッシャー・トロプシュ合成プロセス
   4.1 気相反応
   4.2 液相反応
   4.3 超臨界相(supercritical phase)反応法
   4.4 イソパラフィン(isoparaffin)、LPGの合成
  5. メタノール合成
  6. DME(ジメチルエーテル)合成
  7. LPG合成

 2節 DME 製造触媒
  1. DME に関して
  2. DME の製造に関して
  3. バイオDME に関して
  4. DME 製造触媒に関して
   4.1 メタノール脱水触媒
   4.2 DME 直接合成法(一段法)に用いる触媒
  5. ゾル−ゲル法で調製したCu-Zn/Al2O3触媒に関して

 3節 LPG合成触媒
  1. 直接法(合成ガスからのLPG合成)
  2. 半間接法(メタノール/DMEからのLPG合成)

4章 石炭の液化触媒の開発
 1節 石炭液化触媒
  1. 経緯
  2. 触媒作用
  3. 活性形態
  4. 日本における研究
   4.1 NEDOL プロセス
   4.2 BCL プロセス
  5. 最近の研究
  6. 今後の展開

 2節 FT 合成用触媒
  1. Co 触媒
   1.1 触媒調製
   1.2 還元活性化
   1.3 添加物の効果
   1.4 触媒劣化
  2. 鉄触媒

5 章 バイオマス利用触媒の開発
 1節 軽油系バイオマス燃料
  1. 軽油のエネルギー密度とCO2排出量
  2. 油脂とアルコールからのバイオディーゼル製造
   2.1 バイオディーゼルの定義
   2.2 バイオディーゼル燃料の合成法
    2.2.1 均一系酸および塩基触媒
    2.2.2 有機金属触媒
    2.2.3 固体酸・固体塩基触媒
   2.3 グリセリンからメタノールの合成
   2.4 バイオディーゼル燃料の性状
    2.4.1 バイオディーゼルの酸化安定性
  3. 油脂の水素化処理による燃料油の製造
   3.1 水素化処理油の性状
  4. 油脂の分解反応
  5. 非水素共存下での脱酸素反応による軽油燃料の製造

 2節 木質バイオマスからの水素・合成ガス製造:ガス化と水蒸気改質
  1. 空気によるガス化
   1.1 ガス化触媒の開発と触媒の役割
   1.2 バイオマスのガス化に活性な触媒とは?
   1.3 Rh/CeO2/SiO2 触媒の実バイオマスのガス化への適用可能性
   1.4 流動層反応器の役割について
  2. 水蒸気改質
   2.1 熱分解タールの水蒸気改質
   2.2 CeO2添加Ni 触媒
   2.3 微量Pt 添加による機能発現
   2.4 MgO 添加による機能発現

 3節 リグニンの超臨界水ガス化触媒反応
  1. 超臨界水ガス化
   1.1 超臨界水の特長
   1.2 超臨界水場でのガス化反応
  2. 超臨界水ガス化触媒反応
   2.1 ガス化実験と分析
   2.2 超臨界水によるオルガノソルブリグニンのガス化
   2.3 水密度の影響
   2.4 硫黄の影響
   2.5 担持ルテニウム金属触媒の高機能化

6章 燃料電池用触媒の開発
 1節 燃料電池用改質システムと触媒
  1. 燃料電池の種類と使用可能燃料
  2. 燃料と改質システム
  3. 燃料電池用天然ガス改質システム
   3.1 既存の水素製造用触媒技術の問題点
   3.2 燃料電池用改質触媒技術の適用
   3.3 CO 除去触媒
  4. PEFC 用天然ガス改質装置の開発状況
  5. 自動車分野における改質技術の新展開
   5.1 Cu-Zn 触媒によるメタノールとDME の水蒸気改質反応
   5.2 高性能DME 改質触媒
   5.3 燃料電池自動車向けオンボードDME 改質システムの開発
  6. 車載式水素供給システムの比較

 2節 PEFC用触媒
  1. 空気極用触媒
   1.1 はじめに
   1.2 低白金化技術
    1.2.1 耐酸化性担体
    1.2.2 担持方法
    1.2.3 コアシェル型触媒
   1.3 非白金系
    1.3.1 錯体・酵素系
    1.3.2 カーボンアロイ(CAC,carbon alloy catalyst)
    1.3.3 酸化物系他
  2. 水素極用触媒
  3. アイオノマ分散解析

 3節 SOFC用触媒
  1. 固体酸化物形燃料電池
   1.1 固体酸化物電解質
   1.2 アノード
   1.3 カソード
  2. 炭化水素燃料を利用可能とするSOFC
   2.1 内部改質型SOFC
   2.2 部分酸化型SOFC
   2.3 炭化水素直接酸化型SOFC
   2.4 サーメットアノードによる炭化水素直接酸化
   2.5 導電性酸化物アノード
   2.6 触媒添加酸化物アノード

 4節 金属−空気二次電池用触媒
  1. 空気電池の歴史とLi- 空気二次電池の現状
  2. Li- 空気二次電池の空気極触媒

7章 水素エネルギー用触媒の開発
 1節 水素製造
  1. 水素製造プロセスの概要
  2. 水蒸気改質プロセス
   2.1 脱硫工程
   2.2 改質工程
   2.3 CO変成工程
   2.4 精製工程
  3. 一次改質器に用いられる触媒の問題点
   3.1 拡散律速
   3.2 触媒の劣化
  4. メタノールの水蒸気改質
  5. 最近の水素製造のための触媒技術と反応システムの動向
 2節 有機ケミカルハイドライド法水素貯蔵輸送システムにおける触媒技術
  1. 水素サプライチェーン構想
  2. 有機ケミカルハイドライド法水素貯蔵輸送システム
   2.1 システムの概要
   2.2 水素貯蔵密度
   2.3 ハイドライド種の選定
   2.4 開発動向
   2.5 水素供給コスト
  3.本システムにおける触媒技術
   3.1 水素化工程
   3.2 脱水素工程

 3節 アンモニアによる水素貯蔵
  1. アンモニア燃料:脱石油時代の切り札
   1.1 次世代燃料と考える理由
   1.2 フィージビリティスタディの例
   1.3 水素でなくアンモニアである必要性
  2. アンモニア時代への学術的備え
   2.1 多量,多岐の流通を想定した問題発掘
   2.2 アンモニア貯蔵法研究の意義
   2.3 アルカリ土類ハロゲン化物の利用
   2.4 実用化研究への期待

8章 ケミカルヒートポンプと水素貯蔵用触媒の開発
 1. ケミカルヒートポンプのための2-プロパノール脱水素触媒
  1.1 回分法による2-プロパノール液相脱水素触媒反応
  1.2 流通法による2-プロパノール脱水素反応と触媒の過熱液膜状態
 2. 水素貯蔵のための脱水素芳香族化触媒
  2.1 回分法によるナフテン液相脱水素触媒反応
  2.2 流通法によるナフテン液相脱水素触媒反応
 3. 脱水素触媒反応の関わるエネルギーシステム
  3.1 2-プロパノール/アセトン系ケミカルヒートポンプ
  3.2 メチルシクロヘキサン/トルエン系水素貯蔵

9章 原子力関連触媒の開発
 1節 原子力関連触媒
  1. 放射光を利用した水からの水素及び酸素の製造に光触媒
   1.1 光触媒による水素製造の原理
   1.2 放射光を利用した光触媒による水素及び酸素の製造方法
  2. 水素・酸素を再結合触媒
   2.1 触媒式水素・酸素再結合装置
   2.2 触媒燃焼反応阻害物質の影響評価
  3. 原子力発電で発生する熱を利用した高温水素製造触媒
   3.1 高温水蒸気電解技術
   3.2 酸化物イオン伝導性とプロトン伝導性
   3.3 研究の動向
   3.4 化石燃料を利用した開発動向

 2節 高温ガス炉による水素製造と触媒
  1. 原子力機構における高温ガス炉水素製造技術開発
   1.1 高温ガス炉
   1.2 熱化学水素製造法
  2. IS プロセスと触媒
   2.1 ヨウ化水素分解
    2.1.1 気相接触分解
    2.1.2 液相分解
    2.1.3 生成物の選択的分離によるHI 分解率促進
   2.2 三酸化硫黄分解

10章 CO2リサイクル触媒
 1. CO2リサイクルシステムの確立
 2. ドライリフォーミング
 3. CO2 によるメタノール合成
  3.1 CO2 と水素からのメタノール合成
   3.1.1 メタノール合成反応
   3.1.2 メタノール合成触媒
   3.1.3 実証パイロットプラント
   3.1.4 懸濁床プロセス
   3.1.5 均一系反応
  3.2 CO2とメタンからのメタノール合成
   3.2.1 メタンの熱分解
   3.2.2 ドライリフォーミングとメタノール合成の組み合わせ
 4. CO2 によるDME の合成
 5. CO2 からCO の製造
 6. CO2 リサイクル

11章 光触媒による水の分解
 1. 光触媒による水分解の原理
 2. 様々な光触媒材料
 3. 可視光応答性金属酸窒化物光触媒
  3.1 可視光応答型遷移金属オキシナイトライド
  3.2 レドックス媒体を用いたZ-スキームによる水分解
  3.3 典型金属オキシナイトライドによる可視光水分解