金属酸化物を用いる太陽/化学エネルギー変換システム開発に関する共同研究

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08044133
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 玉浦 裕 東京工業大学, 炭素循環素材研究センター, 教授 (00108185)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): MISCLIEL Dan 国立パル, シェラ研究所・太陽エネルギー部, 主任研究員 ; STEINFELD Al 国立パル, シェラ研究所・太陽エネルギー部, 主任研究員 ; 辻 正道 東京工業大学, 炭素循環素材研究センター, 助教授 (20111643)
• Keywords: 酸化亜鉛 / 太陽エネルギー / 化学エネルギー / 太陽炉 / フェライト / 酸化カルシウム / 鉄酸化物 / 水素エネルギー

Research Abstract

(1)酸化亜鉛系10kW用反応炉の性能試験を行い、太陽エネルギーと天然ガスとのミックス化技術開発の第一歩に成功した。酸化亜鉛系による太陽エネルギーと天然ガスとのミックス化技術の開発の可能性については、反応炉に粉体ガス流通式で連続供給しながら、実際の太陽炉でエンジニアリングとして可能なことを実証し、目的は達成された。(スイス・日本)。また、酸化亜鉛系ガスがメタノール製造に適することを確認した(日本・スイス)。
(2)スイスからの招へい者(T.Seiz)の指導により、日本の日照条件にあった簡易太陽炉の設計を行い、太陽光による小規模実験が可能となった(日本・スイス)。
(3)石炭のガス化反応について、太陽炉反応として石炭と鉄酸化物(マグネタイト;Fe3O4)系が有効であることを見出し(日本)、日本とスイスとの共同太陽炉実験において47%の高効率で太陽エネルギーが化学エネルギーに変換できることを見出した(スイス・日本)。
この変換システムに必要な素材として、イオン半径の大きい金属イオンのドープが効果的なことを明らかとなり、イオン半径の大きいCaイオンを用いた2相系のフェライト/酸化カルシウム系について検討した。その結果、2オーダーの大きさでエネルギー変換でき、実用化に向けた金属酸化物2step水分解反応による太陽エネルギーの化学エネルギー変換システム研究へと大きな進展が見られた(日本)。
(4)鉄酸化物系(26%)の方が水素エネルギーに変換するには亜鉛系(15%)よりも効率の点で有利であり、亜鉛系で水素エネルギーに変換する際に、太陽エネルギー利用効率が半分程度に低下し効率の面で不利なことが判明した。従って当初計画した亜鉛系での水素転換利用と電気エネルギー利用のフィージビリティ研究は中止した。この変更は、本研究目的が金属酸化物による太陽/化学エネルギー変換による太陽エネルギーと天然ガスとのミックス化にあり、より効率的な酸化物系を見出したという点でむしろ本研究の目的に沿って研究が推進されたと考える。

Research Products

• [Publications] Yutaka TAMAURA and Masamichi TSUJI: "Starting-up Technology for CO_2 Global Recycling System Which Uses Carbon as a Solar Energy Carrier" Proc.Int.Conf.on Energy,Economy and Environment,Osaka. 59-63 (1996)
• [Publications] Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "Solar/Chemical Energy Mixing in Metal Oxides/Fossil Fuels" Proc.Int.Conf.on Energy,Economy and Environment,Osaka. 65-68 (1996)
• [Publications] Aldo STEINFELD,Peter KUHN and Yutaka TAMAURA: "CH_4-Utilization and CO_2-Mitigation in the Metallurgical Industry via Solar Thermochemistry" Energy Convers.and Mgt. 37. 1327-1332 (1996)
• [Publications] Aldo STEINFELD,Peter KUHN Armin RELLER,Robert D.PALUMBO,J.MURRAY,Yutaka TAMAURA: "Solar-Processed Metals as Clean Enargy Carriers and Water-Splitters" Hydrogen Energy Progress XI,Proc.11th World Hydrogen Enargy Conference,Stuttgart,Germany. 601-609 (1996)
• [Publications] Masamichi TSUJI,Yuji WADA,Takashi YAMAMOTO,Taizo SANO and Yutaka TAMAURA:"CO_2 decomposition by Metallic Phase Formed on Oxygen-deficient Ni(II)-bearing Ferrite" J.Mater Sci.Lett.15. 156-158 (1996)
• [Publications] Masamichi TSUJI,Yuji WADA,Yutaka TAMAURA,Aldo STEINFELD,Peter KUHN and Robert D.PALUMBO: "Coal Gasification by the Coal/CH_4-ZnO-Zn-H_2O Solar Energy Conversion System" Energy Convers.Mgmt.37. 1315-1320 (1996)
• [Publications] Takayuki TOGAWA,Taizo SANO,Yuji WADA,Takashi YAMAMOTO,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "The Effect of The Crystal Orientation on The Rate of Formation of The Cationexcess Magnetite" Solid State Ionics. 89. 279-286 (1996)
• [Publications] Tatsuya KOAMA,Yoshie KITAYAMA,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "Charactarization of ultrafine Ni_xFe_<3-x>O_4 Particles Synthesized by Co-precipitation:Size Regulation and Magnetic Properties" J.Mag.Soc.Japan. 20. 305-308 (1996)
• [Publications] Tastuya KODAMA,Masahiro TABATA,Taizo SANO,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "XRD and Mossbauer Studies on Oxygen-Deficient Ni(II)-Bearing Ferrite with a High Reactivity for CO_2 Decomposition to Carbon" J.Solid State Chem.120. 64-69 (1995)
• [Publications] Masamichi TSUJI Noriko HASEGAWA,Taizo SANO,Megu KOJIMA and Yutaka TAMAURA: "Solar Energy Conversion into Chemical Energy Using Ferrites" Ionics. 21. 91-98 (1996)
• [Publications] Takashi YOSHIDA,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "Methnation of CO2 Using Ultrafine Ni(II)-bearing Ferrite in Ni_xFe_<3-x>O_4 System" Ionics. 21. 53-56 (1996)
• [Publications] Tatsuya KODAMA,Taizo SANO,Takashi YOSHIDA,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "CO_2 Decomposition to Carbon with Ferrite-derived Metallic Phase at 300C" Carbon. 33. 1443-1447 (1995)
• [Publications] Taizo SANO,Noriko HASEGAWA,Megu KOJIMA,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "A Carbon-bearing Nickel(II)Ferrite:A Tailor-made Solid Reactant for Two-strep Thermochemical Water Spilitting at 300C" J.Mater.Chem.6. 605-609 (1996)
• [Publications] Taizo SANO,Takayuki TOGAWA,Megu KOJIMA,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "Thermal Study on Release of Lattice Oxygen from Carbon-bearing Ni(II)-ferrite" Energy-The International Journal. 21. 377-384 (1996)
• [Publications] Masamichi TSUJI,Yutaka TAMAURA,Aldo STEINFELD,Peter KUHN,and Robert D.PALUMBO: "Coal Gasification Using The Zno/Zn Redox System" Energy Fuels. 10. 225-228 (1996)
• [Publications] Tatsuya KODAMA,Masamichi TSUJI,Yutaka TAMAURA and Yoshie KITAYAMA: "Acceleration For CO_2 Decomposition into Carbon by Rh,Pt Or Ce Impregnation onto Ni(Ii)-Bearing Ferrite" Applied Catalysis A:General. 142. 31-45 (1996)
• [Publications] Hiroyasu KATO,Taizo SANO,Yuji WADA,Yutaka TAMAURA and Masamichi TSUJI20GB17:Methanation of CO_2 with The Oxygen-deficient Ni(II)-ferrite under Dynamic Conditions: J.Mater.Sci.30. 6350-6354 (1995)
• [Publications] Megu KOJIMA,Taizo SANO,Yuji WADA,Takashi YAMAMOTO,Masamichi TSUJI and Yutaka TAMAURA: "Thermochemical decomposition of H_2O to H_2 on cation-excess ferrite" J.Phys.Chem.Solids. 57. 1757-1763 (1996)
• [Publications] 玉浦 裕、辻 正道: "CIO層Niフェライトによる水素発生と熱回収システムの検討" エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集. 459-464 (1996)
• [Publications] 辻 正道、玉浦 裕: "金属酸化物/化石燃料反応系による高効率太陽/化学エネルギー変換システム" エネルギーシステム・経済コンファレンス講演論文集. 465-470 (1996)