メタンの熱分解は、生成される水素1モルあたり約37.7kJを必要とするプロセスである。
これは、水素1モル当たり41.4kJを必要とする水蒸気メタン改質に比べ、エネルギー集約的でない。
水蒸気メタン改質は、水を蒸発させるのに必要なエネルギーを含めると、最大63.4kJ/モルを必要とする。
メタンの熱分解は、メタンを水素と固体炭素に分解する熱分解プロセスである。
このプロセスは主に、触媒を使用しない場合は700℃以上、触媒を使用する場合は800℃以上の温度で起こる。
メタンの熱分解は吸熱性で、周囲から熱を吸収して進行する。
メタン熱分解に必要なエネルギーは、水蒸気メタン改質よりも低い。これは主に、熱分解プロセスでは水の蒸発がないためである。
水蒸気改質では、水が水蒸気に変換されるため、さらなるエネルギーが必要となる。
この追加ステップにより、水蒸気改質における全エネルギー需要は、水素1モル当たり63.4kJに増加する。
メタンの熱分解は、通常、触媒プロセスでは800℃以上、熱プロセスでは1000℃以上の高温で行われる。
2000℃に達するプラズマトーチを使用する方法もある。
このような高温は、メタンのC-H結合の安定性を克服し、大きな反応率とメタン転化率を達成するために必要である。
高温にもかかわらず、メタン熱分解は、水の蒸発を必要とせずに水素と固体炭素を直接生成するため、水蒸気改質よりもエネルギー効率が高いと考えられている。
メタン熱分解は、使用する熱源にもよるが、二酸化炭素排出量を最大85％以上と大幅に削減できる。
このため、メタン熱分解は、水蒸気改質のような従来の方法と比較して、温室効果ガス排出量の少ない水素製造の有望な選択肢となる。
1.エネルギー効率の比較
メタン熱分解では、生成される水素1モルあたり約37.7 kJを必要とする。
水蒸気メタン改質は、41.4 kJ/水素1モルを必要とする。
水蒸気メタン改質は、水を蒸発させるのに必要なエネルギーを含めると、最大63.4kJ/モルを必要とする。
2.プロセスの詳細
メタンの熱分解は、メタンを水素と固体炭素に分解する熱分解プロセスである。
このプロセスは主に、触媒を使用しない場合は700℃以上、触媒を使用する場合は800℃以上の温度で行われる。
メタンの熱分解は吸熱性であり、周囲から熱を吸収して進行する。
3.必要温度
メタンの熱分解は高温で行われ、通常、触媒プロセスでは800℃以上、熱プロセスでは1000℃以上で行われる。
最高2000℃に達するプラズマトーチを使用する方法もある。
メタンのC-H結合の安定性を克服し、大きな反応率とメタン転化率を達成するためには、これらの高温が必要である。
4.環境へのメリット
メタン熱分解は、水の蒸発を必要とせずに水素と固体炭素を直接生成するため、水蒸気改質よりもエネルギー効率が高いと考えられている。
メタン熱分解は、使用する熱源にもよるが、二酸化炭素排出量を最大85%以上と大幅に削減できる。
このため、メタン熱分解は、水蒸気改質のような従来の方法と比較して、温室効果ガス排出量の少ない水素製造の有望な選択肢となる。
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