2-step PSA 導入した Bio-H 2 製造プロセスに対するエクセルギー解析及び環境影響評価 近藤頌大 † ,永石 平,堂脇清志 In recent years, technological development of fuel cells has progressed, and hydrogen demand for the fuel is expanding. However, since fossil fuel is mainly used as the energy source for hydrogen, from the viewpoint of life cycle assessment (LCA), even if hydrogen is used as energy, it contributes to the emission of greenhouse gases. Therefore, we have been developing biomass-derived hydrogen (Bio-H 2) production process. It

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... s deemed that the hydrogen purification process (PSA; pressure swing adsorption) had the most environmental impact. as a solution to that, we developed a 2-step PSA. However, the effective use of energy and the environmental impact in the Bio-H 2 production process that introduced 2-step PSA have not been conducted. Therefore, in order to verify the effective use of energy and the environmental impact of the process, we designed Bio-H 2 production process using 2-step PSA based on gasification and purification experimental data, and evaluate the effectiveness of energy use of the process using the exergy analysis. In addition, we assessed the environmental impact of the process using LCA analysis. As a result, it was shown that the exergy efficiency of the 2-step PSA case could be improved by 1.7 points over that of the conventional PSA case. Furthermore, compared to the conventional PSA case, LCA analysis resolved that consumption of fossil fuel would be reduced in the case of 2-step PSA case, and the effect of global warming be greatly reduced. By using the evaluation method integrating the exergy analysis and the environmental impact assessment, which was newly proposed in this paper, we believe that it should contribute to promoting technology development of energy conversion process derived from renewable energy. 近年, 燃料電池の技術開発が進んでおり, その燃料となる水素需要は拡大を見せている。しかしながら, 現在の水素のエネルギー 源は化石燃料が一般的であるため, ライフサイ クルアセスメン ト (LCA)の観点から考えると, 水素からエネルギーを取り出したとしても, 温室効果ガス排出に寄与してしまう。その代替として,再生可能エネルギーであるバイオマス由来の水素 (Bio-H2)製造に着目し,そ の環境影響に関する研究を行ってきた。その結果, 水素精製プロセス (圧力変動吸着法 (PSA) ) が最も環境影響があることが判明し, その解決策の一つと して,2-step PSAを開発した。しかし,2-step PSA による Bio-H2 製造プロセスのエネルギーの有効利用及び 環境影響の検討はなされていない。 そこで,本研究では,2-stepPSA を利用した Bio-H2 製造プロセスのエネルギーの有効利用の及び環境影響について検討を行っ た。ここでは,ガス化及び水素精製実験データに基づきプロセス設計を行い,エクセルギー解析を用いプロセス評価を行った。それ に加え,LCA 分析を用い,プロセス全体の環境影響評価を行った。 その結果,2-step PSA ケースの方が従来 PSA ケースより,エクセルギー効率が 1.7 ポイント向上し,従来 PSA ケースと比べ 2-step PSA ケースでは化石燃料の消費量が低減され,さらに地球温暖化に影響する CO2 排出量に関しては大き く低減される結果 となった。本研究で新しく提案したエネルギー有効利用及び環境影響を含む複合評価手法を用いることで,エネルギー変換プロセ