통지

통지 기사2024/12/06

바카라 양방 합성 연료를위한 저비용 제조 기술에 대한 도전
-일본에서 고체 산화물 전기 분해 셀 (SOEC) 시전 분해를 사용하여 바카라 양방 합성 연료를위한 최초의 통합 생산 벤치 플랜트를 구성했습니다

포인트

  • 에너지 효율적인 바카라 양방 합성 연료 생산 방법 SOEC Coelectolysis와 FT 합성 결합
  • 이산화탄소와 물에서 바카라 양방 합성 연료를 생산하고 지속적인 작동에 성공한 벤치 플랜트를 개발했습니다
  • 화석 연료에 대한 의존도 감소 및 탄소 재활용 촉진

요약 다이어그램

바카라 양방 합성 연료 통합을 제조하는 벤치 플랜트 요약

요약

Mochizuki Takehisa, Energy Process Research Division, 바카라 커뮤니티 (이하 "AIST"), 에너지 및 환경 분야 Takagi Heimyuki, 연구 계획 사무소 (Enternational Collaborative Research Center)의 책임자 (동시에 국제적 연구소), 및 국제 연구원, Tanaka yohei, aanka yohei, an anohei, aandaka yohei, aandaka yohei, 국제 연구 센터로 봉사하고 있습니다 Carbon Neutral Fuel Technology Center (이하 "JPEC")와 협력하여 Carbon Neutral Fuel Technology Center (이하 "JPEC")와 합작 투자를 만들고,바카라 양방 합성 연료을 지속적으로 제조하는 벤치 공장을 개발하고 지속적으로 지속적으로 작동했습니다

바카라 양방 합성 연료는 휘발유, 디젤 오일 및 제트 연료와 같은 내연 기관의 연료로 대체되어 기존 인프라를 효과적으로 사용합니다 따라서, 이산화탄소를 사용하여 바카라 양방 합성 연료를 제조하는 것은 탄소 중립을 달성하기위한 강력한 기술로 주목을 끌고있다

이번에 개발 된 통합 제조 벤치 공장은SOEC Coelectolysisandft 합성를 결합한 제조 공정을 사용하여 전통적인 공정보다 효율이 높은 바카라 양방 합성 연료를 생산할 수 있습니다 이것은 SOEC 공동 전자 분해를 사용하는 시스템을위한 일본 최초의 통합 제조 벤치 공장이며, 지속적인 운영의 성공은 사회에서 실질적인 사용 및 광범위한 사용을위한 추가 연구 및 개발을 촉진 할 것으로 예상되며, 이는 높은 제조 비용에 대한 과제였습니다

 

개발의 사회적 배경

일본은 2050 년에 탄소 중립성을 달성하는 것을 목표로하며, 이산화탄소와 같은 온실 가스의 총 배기 가스 및 흡수와 함께 0에서 0입니다 이를 달성하기 위해서는 바이오 매스 발전과 같은 재생 에너지의 사용을 확장하고 이산화탄소의 직접 회복, 저장 및 사용과 같은 탄소 재활용 기술을 전파하는 것이 필수적입니다 탄소 재활용 기술 중에서, 이산화탄소 및 수소를 합성하여 생산되는 바카라 양방 합성 연료는 휘발유, 디젤 오일 및 제트 연료와 같은 내연 기관의 화석 연료에 해당하는 높은 에너지 밀도를 갖습니다 바카라 양방 합성 연료는 자동차, 항공기 및 선박과 같은 운송 연료뿐만 아니라 공장 및 발전 시설에 사용되는 산업 연료를 대체하여 기존 인프라 및 내연 기관을 효과적으로 사용하는 이점이 있습니다 반면에 제조 비용은 주요 문제이며 에너지 효율적인 제조 시스템을 구축 할 필요가 있습니다

 

개발 이력 및 내용

이산화탄소로부터 바카라 양방 합성 연료를 제조하기 위해, 안정한 이산화탄소는 먼저 고도로 반응성이 높은 혼합 된 혼합 된 혼합 가스 (합성 가스)로 전환 된 다음, 신가는 촉매를 사용하여 화학적으로 반응하여 FT 합성에 의해 합성 퓨즈를 형성한다 현재, 수소를 생산하기 위해서는 다량의 전기가 필요하지만 고체 산화물 전기 분해 세포 "SOEC"를 사용하여 고온에서 수증기를 전해하는 전기 분해 작동은 약 13V의 세포 전압에서 수행 될 수 있으므로 20 V

이산화탄소로부터 신파를 생성하는 방법은 열 화학적 촉매 반응 인 역전 된 수질 가스 이동 반응 (CO2+ H2⇔ CO + H2o)는 일반적으로 사용되지만,이 반응은 평형 제약에 따른 흡열 반응이므로 고온에서 반응해야합니다 따라서, 본 발명자들은 SOEC 공동 전자 분해에 중점을 두 었으며, 이는 물 전기 분해를 사용하여 수소를 동시에 생산하고 역전 된 수 가스 이동 반응을 사용하여 고온에서 신파를 생산함으로써 고 에너지 효율을 제공 할 것으로 예상 될 수있다 그러나, SOEC 공동 전자 분해는 전해 시스템의 크기를 증가시키고, 전해 작동으로 인한 장비의 악화 및 성분의 고온 부식에 어려움을 겪고있다 메탄 생산 및 탄소 침착을 억제하기 위해서, 대기압과 열역학적 탄소 증착 온도보다 높은 온도에서 작동해야한다 따라서, 우리는 SOEC 공동 전자 분해와 전해 스택의 안정성 및 내구성을 사용하여 Syngas 생산 기능 및 기본 특성을 고려해 왔습니다

9434_9535아실 촉매를 결합한 하이브리드 촉매를 개발했습니다 바카라 양방 합성 연료의 수율을 향상시키는 데 성공했습니다

이번에는 두 장치를 결합한 일본 최초의 통합 제조 장비가 AIST Tsukuba Center West Works에 도입되었으며 이산화탄소와 물에서 바카라 양방 합성 연료를 지속적으로 생산하는 데 성공했습니다 이번에 개발 한 SOEC 시전 분해와 FT 합성의 조합은 통합 제조 장치를 사용하여 최대 200ml/h의 바카라 양방 합성 연료를 생산할 수 있습니다 (그림 1)

이 연구 개발은 국립 연구 개발 기관이 의뢰 한 프로젝트입니다 "탄소 재활용 및 차세대 열 전력 생성/CO2배출량을 줄이고 바카라 양방 연료에 실질적인 사용/CO를 효과적으로 활용하는 기술 개발2차세대 FT 반응 및 통합 바카라 양방 합성 연료 제조 공정에 대한 기술 개발/연구 및 개발 사용 (2020-2024)

그림 1

그림 1 FT 합성 장치

미래 계획

이 개발을 통해 벤치 스케일에서 SOEC 코 일전 분해와 FT 합성을 결합한 바카라 양방 합성 연료의 통합 생산을 가능하게합니다 앞으로 우리는 파일럿 규모 시스템 구축 및 문제 식별과 같은 초기 소셜 구현을 구현하기 위해 계속 노력할 것입니다

 

용어집

바카라 양방 합성 연료
이것은 이산화탄소와 수소를 원료로 사용하여 인위적으로 합성하는 바카라 양방 연료입니다 그것은 오일과 거의 같은 구조를 가지고 있으며, 적용에 따라 휘발유, 등유, 디젤 오일 및 제트 연료의 대체 연료로 자유롭게 사용할 수 있습니다 또한 주유소와 같은 기존 인프라가 그대로 사용될 수 있으므로 제조 기술이 설립되면 조기에 전파 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
SOEC (고체 산화물 전해 세포) coelectolysis
이 기술은 고체 전해질을 사용하여 고온에서 동시에 이산화탄소 및 수증기를 전해질로하여 일산화탄소와 수소의 혼합 가스를 생산할 수 있습니다 이 Syngas는 합성 연료를 제조하는 데 사용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
ft (Fischer Tropsch) 합성
이것은 일산화탄소와 수소가 바카라 양방 탄화수소, 왁스 등을 생산하기 위해 촉매의 존재하에 화학적으로 반응하는 과정입니다 현재 천연 가스 및 석탄 유래 가스가 사용되지만, 이산화탄소를 원료로 사용하면 이산화탄소 배출을 감소시킬 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]
아실 촉매
산성 특성을 갖고 화학 반응을 촉진하는 데 역할을하는 촉매의 유형 특히, 반응물의 활성화를 돕기 위해 양성자를 기증함으로써, 탈수, 이성질체 화 및 알킬화와 같은 반응이 효율적으로 진행될 수있게한다 제올라이트와 황산은 전형적이며 석유 정제, 유기 합성 및 바이오 매스 전환을 포함한 광범위한 필드에서 사용됩니다[참조로 돌아 가기]
 

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국립 선진 산업 과학 기술 연구소 국립 연구 및 개발 회사
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