2021 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative study on new energy development with carbon storage using reaction field in super-critical geothermal reservoir
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19K22150
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
駒井 武 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (30357024)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 謙吾 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30757589)
渡邉 則昭 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (60466539)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 超臨界地熱 / ジオリアクター / 水素製造 / CO2固定 / 地化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超臨界地熱水の高温高圧の反応場を利用したジオリアクター（地下反応器）を活用することで、水素や炭化水素の生成、さらにはCO2削減メカニズムを可能にする新規の反応プロセスについて理論的、実験的に検討した。そのため、高機能かつ高性能ジオリアクターを想定した反応器を作製して、エネルギー・環境分野での新たなブレークスルーを導出するための理論的な裏付けを行った。水素はクリーンでカーボンフリーなエネルギーであるため、地球温暖化の抑制に寄与する新エネルギーと期待されている。しかし、製造プロセスでの副産物やコストの点に問題が指摘されている。
本研究では、天然の地圏環境を利用して水素製造とCO2削減とを同時に達成可能な水素製造法を新たに考案した。本水素製造法では、地下の地熱環境にCO2とカンラン石（(Mg,Fe)2SiO4）を輸送し、水素生成と炭酸塩鉱物の形成をともなうカンラン石の加水反応を利用して水素を効率的に製造した。これと同時にCO2を炭酸塩鉱物として地下に固定するものである。多種類の鉱物および触媒を使用して実験した結果、カンラン石、輝石および尖晶石などの天然鉱物をCO2リッチの環境条件下で反応させることにより、高濃度の水素を生成できることが分かった。さらに、反応生成物として炭酸塩鉱物が生成されるため、CO2の固定化も同時に達成できることが分かった。
以上のように、本水素製造法は、目的に応じて発生した水素の一部あるいは全部を鉱物触媒反応によりCO2と反応させて炭化水素に転換して、新たな燃料資源を創成するという特長も有していることが判明した。また、水素生成とCO2固定化を同時に達成可能な炭素固定型エネルギー生産技術として構築するために必要な革新技術の基礎を固めることができた。
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