共電解を利用した炭化水素合成セル中のマルチフィジックス解析モデル開発
| Project/Area Number |
20K04323
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
荒木 拓人 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (90378258)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 水蒸気電解 / SOEC / 二酸化炭素共電解 / 二酸化炭素電解 / 共電解 / 固体酸化物形電解セル / メタネーション |
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| Outline of Research at the Start |
固体酸化物形セルに水蒸気と二酸化炭素を供給し同時電解（共電解）を利用するシステムは，シンプルなプロセスから高いエネルギー効率で炭化水素系燃料を合成可能なため，再生可能エネルギーからのインフラ適合性の高い燃料製造，電力負荷平準デバイスとして期待できる．ただし，水蒸気・二酸化炭素電解反応および逆水性シフト反応は吸熱反応であり，セル内の温度や反応分布の要因は複雑であるため，その系統的な理解やセル構造の最適化はほとんどされていない．
そこで共電解セル中に適用できるマルチフィジックス解析スキームを開発し，その性能・劣化に対する支配因子を整理することとした．
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体酸化物形セルに水蒸気と二酸化炭素を供給し同時電解（共電解）を利用するシステムは，シンプルなプロセスから高いエネルギー効率で炭化水素系燃料を合成可能なため，再生可能エネルギーからのインフラ適合性の高い燃料製造，電力負荷平準デバイスとして期待できる．ただし，水蒸気・二酸化炭素電解反応および逆水性シフト反応は吸熱反応であり，セル内の温度や反応分布の要因は複雑であるため，その系統的な理解やセル構造の最適化はほとんどされていないため，本研究の目的を二酸化炭素・水蒸気を共電解中の固体酸化物形セル内の発電・反応・温度分布のマルチフィジックス解析スキームを開発し，その性能・劣化に対する支配因子を整理することとしている．
特に，2022年度には富山大の協力のもと測定されたメタネーション反応とシフト反応の反応速度式と熱輸送方程式の連成モデルを作成し，700℃前後の共電解から150℃前後のメタネーションを一体的に扱う統合型セルに関する計算を実行した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね順調に進捗している．
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| Strategy for Future Research Activity |
解析モデルの開発を継続する．
2023年度は模擬共電解セルを使い，メタン生成までを一体に行うセルにおける実験と，数値解析の比較を行う．
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Report
(3 results)
Research Products
(14 results)
