Study of Air Re-vitalization apply PEM for water electrolysis and dryer

• Project/Area Number: 18560762
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: SAKURAI Masato Japan Aerospace Exploration Agency, 研究開発本部・未踏技術研究センター, 主任研究員 (80344258)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥4,100,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2008: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2006: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 宇宙利用 / 有人宇宙 / ナノテク / 水電解 / 空気再生 / 二酸化炭素 / 水分解 / 二酸化炭素除去 / 燃料電池 / 乾燥機 / 閉鎖環境 / 月面基地

Research Abstract

宇宙船内で呼吸用の酸素を発生させるために水の電気分解を用いることが検討されている。しかしながら、水電解によって得られた酸素と水素は飽和蒸気圧の湿度を含むことが予想されそのままではキャビン内も導入する事が出来ず何らかの除湿操作が必要となる。そこで固体高分子電解質膜を利用した乾燥機を用いる事を発案した。この装置は空気中の水分を電気分解し除湿する物である。本技術は一般的に凝縮水の排水設備が不要な乾燥機の技術として汎用されることが予想される。
水分を選択的に透過させメタンガスを透過させにくいナフィオン膜の特性把握と、二酸化炭素還元のサバチエ反応で生成したメタンガスと高温水蒸気を膜構造体に導き、水蒸気のみを選択的に透過させ、水電解装置に水蒸気の状態で導く事を目指す。主成分であるメタンガス・水蒸気および未反応成分である水素ガス・二酸化炭素の混合成分から水蒸気のみを選択的に透過させる事が可能であるか検討した。

Research Products

• [Journal Article] Air revitalization System aim to Establish Circulated Life Support System (2008)
  • Author(s): Masato Sakurai
  • Journal Title: Proc. ISTS2008 2008-k-65 Pages: 1-5
• [Journal Article] Air Re-Vitalization System Development for Closed Ecological System (2008)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Shoichi Yoshihara, Mitsuru Ohnishi
  • Journal Title: Proc. 37th COSPAR F41-0012-08 Pages: 1-4
• [Journal Article] 空気再生システムの研究 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人、小口美津夫、中山奈緒子、大西充、宇宿功史郎、戸田勧
  • Journal Title: 第52回 宇宙科学技術連合講演会講演集 (CD)
• [Journal Article] 循環型生命維持装置を目指した空気再生システムの研究 Air revitalization System aim to Establish Circulated Life Support System (2008)
  • Author(s): 桜井誠人
  • Journal Title: Proc. ISTS2008, June 1-8, 2008 Hamamatsu 2008-k-65 Pages: 1-5
• [Journal Article] 宇宙船内における空気再生 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人
  • Journal Title: クリーンテクノロジー 第18巻第11号 Pages: 55-59
• [Journal Article] Air Re-Vitalization System Development for Closed Ecological System (2008)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Shoichi Yoshihara, Mitsuru Ohnishi
  • Journal Title: Proc. 37^<th> COSPAR, July 13-20, 2008 Montreal Canada F41-0012-08 Pages: 1-4
• [Journal Article] 空気再生システムの研究 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人, 小口美津夫, 中山奈緒子, 大西充, 宇宿功史郎, 戸田勧
  • Journal Title: 第52回 宇宙科学技術連合講演会講演集CD2008年11月5日〜11月7日淡路市 3I01 Pages: 2227-2232
• [Journal Article] Water Electrolysis Cell that are Free Liquid-Gas Separation System for Microgravity Conditions in order to Establish Circulated Life Support System (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Shoichi Yoshihara, Mitsuru Ohnishi
  • Journal Title: Proc. ISPS2007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oscillatory Thermocapillary Convection in a Liquid Bridge Part 1-1g Experiments- (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Naoya Ohishi, Akira Hirata
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth 308 Pages: 352-359
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oscillatory Thermocapillary Convection in a Liquid Bridge Part 2-Dropshaft Experiment- (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Naoya Ohishi, Akira Hirata
  • Journal Title: Journal of Crystal Growth 308 Pages: 360-365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Air Re-Vitalization System Development for Lunar Base Habitation (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Shoichi Yoshihara, Mitsuru Ohnishi
  • Journal Title: Proc IAC
• [Journal Article] Oscillatory Themlocapillary Convection in a Liquid Bridge Part 1-1g Experoments- (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Naoya Ohishi, Akira Hirata
  • Journal Title: Joumal of Crystal Growth 308 Pages: 352-359
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oscillatory Thermocapillary Convection in a Liquid Bridge Part 2-DroP shaft Experiment- (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Naoya Ohishi, Akira Hirata
  • Journal Title: Joumal of Crystal Growth 308 Pages: 360-365
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Air Re-Vitalization System Development for Lunar Base Habitation, (2007)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Shoichi Yoshihara, Mitsuru Ohnishi
  • Journal Title: Proc IAC2007
• [Journal Article] The Status of Micro / Nano-Technology for Aerospace Application in Japan (2006)
  • Author(s): Yoshikazu MIYAZAWA, Masato SAKURAI
  • Journal Title: Proc. CANEUS 2006 S09(Unmanned space needs) Pages: 1-5
• [Journal Article] Study of Air Re-vitalization System including Water Electrolysis for Microgravity (2006)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Takeshi Hoshino, Shoichi Yoshihara, Katsunori Ohmori, Mitsuru Ohnish
  • Journal Title: Proc. Closed Life Support Systems Dev. for Human Survival under Extreme Conditions Pages: 15-15
• [Journal Article] The Status of Micro / Nano-Technology for Aerospace Application in Japan (2006)
  • Author(s): Yoshikaza MIYAZAWA, Masato SAKURAI
  • Journal Title: Proc. CANEUS 2006, S09 Unmanned space needs Pages: 1-1
• [Journal Article] Study of Air Re-vitalizatio System including Water Electrolysis for Microgravity (2006)
  • Author(s): Masato Sakurai, Mitsuo Oguchi, Takeshi Hoshino, Shoichi Yashihara, Katsunori Ohmori, Mitsuru Ohnish
  • Journal Title: Proc. Closed Life Support Systems Dev. for Human Survival under Extreme Conditions Pages: 15-15
• [Presentation] 宇宙船内における二酸化炭素還元による空気の再生 (2009)
  • Author(s): 桜井誠人, 小口美津夫, 吉原正一, 中山奈緒子, 宇宿功史郎, 戸田勧
  • Organizer: 化学工学会2008
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2009-03-18
• [Presentation] 月面有人探査を目指した微小重力科学の応用(空気再生) (2008)
  • Author(s): 桜井誠人、小口美津夫、中山奈緒子、吉原正一、宇宿功史郎、戸田勧
  • Organizer: JASMAC23
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2008-11-25
• [Presentation] 月面有人探査を目指した微小重力科学の応用(空気再生) (2008)
  • Author(s): 桜井誠人, 小口美津夫, 中山奈緒子, 吉原正一, 宇宿功史郎, 戸田勧
  • Organizer: JASMAC23
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2008-11-25
• [Presentation] Micro-Nano technologies related to Life Support Systems (2008)
  • Author(s): Masato Sakurai
  • Organizer: MEWS21
  • Place of Presentation: つくば
  • Year and Date: 2008-10-06
• [Presentation] 月面拠点を目指した閉鎖系における空気再生システムの研究 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008 年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 2008-05-30
• [Presentation] 月面拠点を目指した閉鎖系における空気再生システムの研究 Study of Air Re-vitalization System for Closed System Aimed to Moon foothold (2008)
  • Author(s): 桜井誠人
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 2008-05-30
• [Presentation] Micro - Nano technologies related to Life Support Systems (2008)
  • Author(s): Masato Sakurai
  • Organizer: MEWS21
  • Place of Presentation: つくば
• [Presentation] 宇宙船内における二酸化炭素還元による空気の再生 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人, 小口美津夫, 吉原正一, 中山奈緒子, 宇宿功史郎, 戸田勧
  • Organizer: 化学工学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
• [Book] 宇宙船内における空気再生 (2008)
  • Author(s): 桜井誠人
  • Publisher: クリーンテクノロジー
• [Remarks]
  • URL: http://www.ard.jaxa.jp/res/adtrg/innovativetech/e01.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.ard.jaxa.jp/res/adtrg/innovativetech/e01.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 界面を有する二流体に発生する界面張力差対流による流体駆動方法 (2007)
  • Inventor(s): 桜井誠人、吉原正一、大西充
  • Industrial Property Rights Holder: 山之内秀一郎
  • Acquisition Date: 2007-08-03
• [Patent(Industrial Property Rights)] 界面を有する二流体に発生する界面張力差対流による流体駆動方法 (2007)
  • Inventor(s): 桜井 誠人、吉原 正一、大西 充
  • Industrial Property Rights Holder: 山之内 秀一郎
  • Acquisition Date: 2007-08-03