Co-production system for electricity and hydrogen production from industrial wastes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K04211
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: AZIZ Muhammad 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (40611190)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

In this study, two technologies, exergy recovery and process integration, are considered simultaneously, and an original energy conversion system specialized for industrial waste biomass is proposed. In order to achieve highly efficient energy conversion, chemical looping with three reactors is introduced as the main conversion technology. The overall process is constructed and optimized, and relevant operating parameters are clarified. Modeling of the chemical looping reaction in conducted to clarify the reduction and oxidation reaction mechanisms and identify the appropriate operating conditions. In addition, the results of experiments and modularization are used as the main input data to integrate the entire process. The proposed system can achieve a high energy efficiency of about 60%, and from the results of the economic evaluation, the system is considered promising.

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Free Research Field

エネルギーシステム

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、産業廃棄物系バイオマスのエネルギー生産とその高度利用が、経済性の観点から強く求められている。通常のバイオマスとは異なり、産業廃棄物系のバイオマスは大量かつ集約的に発生し、かつ安定供給が可能である。一方、現在のエネルギー生産プロセスはほとんどが従来型の熱回収技術によって設計されており、高効率なエネルギー変換プロセスがいまだ存在しない。そのため、本研究では高効率な変換プロセスであるケミカルルーピング技術を試験および数値シミュレーションによって解析・評価し、ケミカルルーピングによるクリーンな水素製造システムを開発する。電力だけでなく、水素に変換することで、エネルギーの貯蔵・輸送が容易となる。