メタンの熱分解は、固体の炭素と気体の水素を生成するメタンの熱分解プロセスである。このプロセスは吸熱性であり、通常、ニッケルなどの触媒を使用する場合は500℃以上、触媒を使用しない場合は700℃以上の高温を必要とする。水蒸気改質のような他の方法に対するメタン熱分解の主な利点は、CO2を排出せずに水素を製造できる可能性があることである。
詳しい説明
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プロセス条件と触媒
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メタン熱分解は、メタン（CH4）を水素（H2）と炭素（C）に熱分解する。このプロセスは高温によって促進される。ニッケルのような触媒があれば、反応は約500℃で開始できる。ニッケルのような触媒があれば、反応は500℃程度で開始できる。触媒がなければ、温度は700℃を超えなければならない。実用的な工業用途の場合、温度はもっと高くなることが多く、触媒プロセスでは800℃から、熱プロセスでは1000℃、プラズマトーチを使用する場合は2000℃にもなる。化学反応と生成物
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メタン熱分解の主な反応は、1分子のメタンが2分子の水素と1分子の炭素に変換されることである。これは式で表される：同じく水素を生産するが副産物としてCO2を生成する水蒸気改質とは異なり、メタン熱分解はCO2を排出しないため、より環境に優しい水素生産方法である。
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水蒸気改質との比較：
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メタンの水蒸気改質（CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2）は、天然ガスから水素を製造する従来の方法である。より低い温度（750℃～900℃）で作動し、高い圧力を必要とする。熱分解よりもメタン分子1個当たりの水素生成量が多い反面、CO2排出量も多くなる。対照的に、メタン熱分解は、CO2を排出せずに水素を製造する道を提供するが、高温が必要なため、より多くのエネルギーを必要とする。課題と考察
メタン熱分解は純粋なメタンに限らず、他のガスを含む天然ガスの流れも処理できる。プロセスは、有害ガスの排出を防ぐため、これらの追加成分を効果的に処理できるように設計されなければならない。さらに、このプロセスでは、飽和および不飽和炭化水素、（多）環式芳香族化合物などの副生成物が発生するため、水素の使用目的によっては、さらなる精製が必要になる場合がある。
