2021 Fiscal Year Annual Research Report
Co-production system for electricity and hydrogen production from industrial wastes
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19K04211
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
アズイッズ ムハンマッド 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40611190)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 産業廃棄物系バイオマス / エネルギー高効率化 / エクセルギー回収 / プロセス統合 / プロセス設計 / ケミカルルーピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、エクセルギー回収およびプロセス統合の二つの技術を同時に検討し、産業廃棄物系バイオマス（黒液、パーム椰子空果房（EFB））に特化した独創的なエネルギー変換プロセスを提案する。エクセルギー回収では、ある特定のプロセス内のエネルギーや熱を効率的に循環させ、エクセルギー損失を最小化する。また、クリーンかつ高効率な変換プロセスを実現するためには、本研究では三つの反応炉を持つケミカルルーピング技術を主な変換技術として導入し、関連する運転パラメーターなどを明確にする。
2021年度には主にケミカルルーピング反応のモデル化を行い、還元・酸化反応炉に起きる反応メカニズムをモデルによって解析・明確にする。各反応炉における反応をモデル化することで、酸素キャリと燃料（個体廃棄物またはガス化から製造した合成ガス）との反応メカニズムを明確にし、適切な運転条件に導くことができる。また、ガス化・ケミカルルーピングの基礎実験とプロセスモジュールの結果を利用して、全体のプロセスを統合する。いくつかのシナリオも検討し、それぞれ適切なシステムを構築し、エネルギーの評価を行う。本研究に提案したシステムは約60%程度全エネルギー効率を実現することができる。
また、エネルギー・エクセルギーによるシステム評価を行いながら、経済性の評価も実施する。エクセルギー解析からでは、個体燃料を利用したシステムを導入することで、全体のエクセルギー損失を抑えることができる（28%程度）。最後に、システムの経済性検討から、提案したシステム非常に有望であり、ダイナミックペイバック期間が約8年間である。
上記の研究から2021年度の研究成果としては、学術論文5件、解説論文3件、および国際学会3件（実施済み、口頭発表1件、招待講演2件）である。
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