★温和な反応条件でアンモニア合成を実現するための取り組み!
第1節 アンモニア製造プラントの配置・配管設計概説
はじめに
1.プロセスフロー概要
1.1 原料精製工程
1.2 合成ガス製造工程(水蒸気改質、部分酸化)
1.3 CO転化工程
1.4 合成ガス精製工程
1.5 アンモニア合成工程
2.設備構成と機器配置
2.1 一次・二次改質炉/排熱回収・蒸気発生設備
2.2 脱炭酸工程設備群
2.3 圧縮機群建屋
2.4 アンモニア合成設備/冷凍設備群
2.5 配置上の留意点
2.5.1 プラント保守性
2.5.2 復水器に接続する冷却水配管
2.5.3 圧縮機・タービン接続配管
2.5.4 安全設計を考慮した配置
3.配管材料の種類と選定
3.1 配管材質の種類
3.2 水素誘起割れ(HIC)対策
3.3 液体アンモニアによる応力腐食割れ
4.配管レイアウトの留意点
4.1 高圧蒸気配管
4.2 蒸気レットダウン配管
4.3 水素配管
4.4 炭酸ガス溶液配管
5.製品貯蔵設備
第2節 電場印加触媒反応を利用した低温域でのアンモニア合成技術
1.アンモニア合成の状況と電場触媒反応
2.電場NH3合成の反応機構
3.活性金属種による電場NH3合成活性の違いとその支配因子
4.担体性質の制御による電場NH3合成活性の向上とその支配因子
5.低温常圧NH3合成に向けた鉄系触媒の開発
6.まとめと今後の展望
第3節 高窒素選択性を示すアンモニア燃焼触媒の開発
はじめに
1.金属酸化物触媒
2.担持CuOx触媒
3.担持CuOx−Ag触媒
4.Honeycomb触媒
5.酸素濃度効果
おわりに
第4節 動的シミュレーションと気象データを用いたグリーンアンモニア製造プロセス設計
はじめに
1.プロセスシミュレーションにおける気象データの活用
2.機械学習を用いた高頻度風況データの合成
2.1 Weibull分布に基づいた風速出現確率
2.2 逆関数サンプリング法による風況データ合成
2.3 機械学習を用いたWeibullパラメータ推定方法
3.高頻度気象データを用いたグリーンアンモニア製造プロセスのダイナミックシミュレーション
3.1 慣性力を考慮した動的風車モデル
3.2 水電解槽モデル
3.3 バッファタンクモデル
3.4 アンモニア合成反応プロセス
3.5 年間アンモニア製造量のシミュレーション
第5節 モード強結合光電極を用いた全可視光応答型光アンモニア合成
はじめに
1.局在表面プラズモン共鳴
1.1 金属/半導体界面におけるホットキャリア注入に基づく光アンモニア合成
1.2 AuNPs/SrTiO3/Zr/ZrOxを用いた光アンモニア合成の反応機構
2.強結合
2.1 モード強結合アノードを用いた光アンモニア合成
2.2 モード強結合カソードを用いた還元反応
おわりに
第6節 アンモニアの常温常圧合成のためのプラズマ触媒法の開発
はじめに
1.プラズマによる窒素分子活性化法の新しい試み
2.活性化窒素種の検出、同定、反応性解明
3.内部電極として金属細線を用いた場合の触媒活性
4.金属酸化物をプラズマ空間に充填した場合の触媒活性
5.速度論的検討
おわりに
第7節 水素化リチウムを利用した常圧アンモニア合成法
1.研究背景
2.ケミカルルーピングプロセスを用いたアンモニア合成
3.水素化リチウムを用いたアンモニア合成法
4.総括と今後の展望
第8節 光触媒による窒素ガスと水からの常温常圧アンモニア合成
はじめに
1.表面欠陥
2.リンドープ窒化炭素
3.高濃度リンドープ窒化炭素
4.触媒特性
5.太陽エネルギー変換
おわりに
第9節 窒化鉄と炭酸水による常温・常圧での低環境負荷なアンモニア合成法
はじめに
1.鉄粉による水素製造と二酸化炭素固定
2.鉄粉中の窒素からのアンモニア生成
3.炭酸の効果
4.Fe3Nを反応原料とするNH3生成
まとめと今後の展望
第10節 水と窒素から常温・常圧・無触媒でアンモニア合成できる相界面反応
〜 アンモニアと水素の同時合成から酸素ラジカルの高濃度生成までの多様なアプリケーション
はじめに
1.グレーアンモニア・ブルーアンモニア・グリーンアンモニア
2.アンモニア合成の原料
3.相界面反応で窒素と水からアンモニアと水素ガスを同時に合成
4.相界面反応で還元できるのは窒素だけではない〜Radical Vapor Reactorの実用化
5.常温・常圧・無触媒・プロセス発停自在のメリット
6.元素循環という考え方とSDGs
おわりに
第11節 バイオ技術を用いた食品廃棄物からアンモニアをサステイナブルに生産する手法の開発と未来への期待
はじめに
1.アンモニア生産の現状
2.現状打破の生物学的手法の開発
2.1 酵素による空中窒素の固定
2.2 代謝工学を用いたバイオマスからのアンモニア生産
2.3 発想の転換による酵母細胞表層工学による細胞外でのアンモニア生産
2.3.1 細胞表層工学による細胞外でのグルタミンからのアンモニア生産
2.3.2 L-アミノ酸オキシダーゼによるアミノ酸混合溶液からのアンモニア生産
2.3.3 L-アミノ酸デアミナーゼ提示酵母よるアミノ酸混合溶液からのアンモニア生産効率の向上
3.未来への期待
第12節 再生可能エネルギーによる電力を用いた高効率アンモニア(NH3)電解合成技術の開発
はじめに
1.緒言
1.1 NH3電解合成の優位性
1.2 NH3電解合成の熱力学
1.3 NH3電解合成の種類
1.3.1 低温NH3電解合成
1.3.2 Li媒介NH3電解合成
1.3.3 オキソ酸塩電解質NH3電解合成
1.3.4 固体酸化物電解質NH3電解合成
2.リン酸塩電解質を用いたNH3電解合成
2.1 リン酸塩電解質とPd合金水素透過膜を用いたNH3電解合成セル
2.2 水素透過膜型NH3電解合成セルの特性
2.3 水素透過膜型NH3電解合成セルの展望
おわりに
第13節 再生可能エネルギーを活用した窒素と水からのアンモニア電解合成と電気化学的触媒促進効果の適用
はじめに
1.プロトン伝導性セラミック電解セルによるアンモニア電解合成
1.1 アンモニア電解合成における電解質材料及び電極材料
1.1.1 電解質材料
1.1.2 電極材料
1.2 量子化学計算による反応機構の検討
2.電気化学的触媒促進効果によるアンモニア生成速度の上昇
2.1 電気化学触媒促進効果によるアンモニア電解合成の既往研究
2.2 電気化学触媒促進効果の反応機構
3.電気化学触媒促進効果によるアンモニア電解合成のシステム評価と将来展開
おわりに
第14節 大気圧プラズマジェットによるアンモニア合成
〜触媒を使わずに常温・常圧で空気と水からアンモニアを合成する〜
はじめに
1.実験方法
2.結果と考察
おわりに
第15節 混合金属酸化物を前駆体とする鉄系触媒によるアンモニア合成
緒言
1.触媒の調製と分析およびアンモニア合成活性試験
2.Fe-Co触媒のアンモニア合成活性
3.Fe-Co触媒のキャラクタリゼーション
4.Fe-Co-MgO触媒の高圧アンモニア合成活性
第16節 常圧220℃でのアンモニア電解合成とアンモニア電解合成触媒の研究開発
はじめに
1.エネルギーキャリアとしてのアンモニア
2.アンモニア電解合成
2.1 リン酸二水素セシウム複合体電解質
2.2 リン酸塩電解質を用いたアンモニア電解合成
3.アンモニア電解合成電極触媒
3.1 貴金属系電極触媒
3.2 Fe系電極触媒
おわりに
第17節 量子化学計算を用いた触媒的アンモニア酸化反応の反応機構解明
はじめに
1.アンモニアの酸化反応
2.アンモニア分子のN?H結合
3.触媒サイクルの検討
3.1 触媒サイクル
3.2 ルテニウム(II)ポリピリジル錯体
3.3 マンガン(III)サレン錯体
3.4 ルテニウム(II)ジピリジル錯体
おわりに
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