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No.84「カーボンニュートラルの開発を支える高温反応試験」

No.84 カーボンニュートラル(CN)特集号

カーボンニュートラルの開発を支える高温反応試験〜JFE-TECの試験ラインアップ〜
Lineup of Experiments for High-Temperature Reaction at JFE-TEC

なぜいまこれが?

近年、脱炭素社会の実現に向けて、水素、アンモニア、バイオマスなどのグリーンエネルギーが注目されています。これらの燃料は、高温や腐食など、過酷な環境下で使用されるケースが多く、新たな材料やプロセスの開発が不可欠です。また、燃料や各種化学製品の合成、バイオマス原料の利活用、水素製造、メタンやアンモニア合成など幅広い分野で触媒が使われていますが、より高性能な触媒の開発、実証試験の取り組みも行われています。これらの新材料、プロセスや触媒反応の有効性・実用性を検証するためには、実際のプロセスに近い条件で試験を行うことが重要です。

これがポイント!

当社は、鉄鋼プロセスや環境エンジニアリング分野において、高温反応試験を通じた素材・触媒評価の豊富な実績を有しています。この経験を活かし、管状加熱炉(図1)や箱型加熱炉を用いて、実プロセスを模擬した特性評価試験を実施しています。表1に当社の試験ラインアップを示します。アンモニア、メタン、水素などの各種ガスを用い、酸化・還元反応、固体燃焼、熱分解や触媒反応の試験を、幅広い条件で行うことができます。さらに、排ガスや生成物の分析も可能です。加えて、加熱炉を多数保有しているため、連続100時間を超える試験にも対応可能です。加熱については独自の工夫を行っており、特殊ガスを含む高濃度・大流量水蒸気雰囲気での加熱技術や図2に示す傾斜加熱技術を開発しました。傾斜加熱では炉内に400℃程度の勾配をつける技術で、長尺試験材の温度分布制御や複数の小試験片を同一加熱タイミングで異なる温度条件に設定することが可能です。その上、お客様の目的に応じた試験装置の設計・製作も行っています。高温反応試験、固体燃焼試験、触媒活性評価などの実施をお考えの際には、ぜひお気軽にご相談ください。

表1 高温試験のラインアップ

項目
ガス種 一般ガス: Air、水蒸気、CO2、N2
特殊種ガス: H2、CO、NH3 等 ~ 100%
腐食ガス: NOx、SO2、HCl 等 ~ 1%
加熱条件 ~1600℃
加熱炉サイズ 管状炉:Max Φ 80mm ×均熱帯250mm
箱型炉:250mm × 250mm × 250mm
分析 排ガス分析(GC-TCD/FID 他)
状態観察 (観察窓付の炉を保有)
重量変化 (TG)
試験例 金属素材の酸化還元反応、窒化など
固体燃料の燃焼(石炭など)
触媒反応
過熱水蒸気による熱分解反応
長時間試験(連続100hr 以上)

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