Ammonia Adsorption Properties of Natural Soil Adsorbent for Biohydrogen Purification

Seiya KAKO, Masaya SUZUKI, Mitsuo KAMEYAMA, Yin LONG, Kiyoshi DOWAKI
2020 Nihon Enerugi Gakkaishi/Journal of the Japan Institute of Energy  
In this study, we focused on the purification of biohydrogen by indirect pyrolysis. Syngas typically contains small amounts of impurities (e.g., NH3), which negatively affect the fuel cell operation. Earlier, our group has developed removal technologies using solid adsorbents. Additionally, we estimated the adsorption performance considering environmental aspects based on life cycle assessment. In this study, we focused on the NH 3 removal capacities of two different adsorbents: hydroxyl
more » ... m silicate clay (HAS-Clay) and natural clay (Kanuma-Clay). We fabricated an experimental apparatus to evaluate the adsorption performance. The results show that the maximum adsorption of HAS-Clay is 2.90 g NH 3/100 g sorbent, whereas a maximum adsorption of 2.02 g NH3/100 g sorbent was obtained by using Kanuma-Clay. Both adsorbents have the same allophane composition, which contributes to the adsorption performance. However, the environmental impacts of HAS-Clay and Kanuma-Clay differ. Thus, we evaluated their eco-burdens on the NH 3 removal. 本研究は,環境負荷低減及び燃料電池の普及を勘案し,バイオマス原料を間接熱分解により生産されるバイオ水素の精製に着 目した。バイオマス原料からの熱的処理によ り合成される生成ガスには,H2S,HCl 及び NH3 などの不純物が含まれ,これらの不 純物は, 最終製品となる水素燃料が供給される燃料電池の性能を著しく低下させる。一方で, 不純物を除去させる精製過程について, LCA (ライフサイクルアセスメント)視点により検討した場合,精製に伴う間接的なエネルギー投入だけでなく吸着材の環境負荷も大 きな影響を与える。これらの緩和策を検討した場合,繰り返し利用が可能な吸着材の利用,もしくは,繰り返し使用ができない化学 吸着であっても天然素材による吸着材の利用が候補となろう。したがって,本研究では,NH3 の吸着性能に焦点を当て,人工吸 着材である HAS-Clay (Hydroxyl Aluminum Silicate Clay)とアロフェンを含む鹿沼土の 2 種類の吸着材に着目した。この2つ の吸着材の性能を実験的に評価し,最大吸着量を評価した結果,HAS-Clay では 2.90 g NH3/100 g となり,鹿沼土では 2.02 g NH3/100 gとなった。また,これらの性能結果をもとに,LCA 指標である地球温暖化指標及び資源枯渇性指標を検討した結果, いずれも鹿沼土の方が環境負荷低減につながることが示唆された。
doi:10.3775/jie.99.136 fatcat:jrou7qfbufasvoy5p2nplkmpu4