2009 Fiscal Year Annual Research Report
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21246147
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
玉浦 裕 Tokyo Institute of Technology, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (00108185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
黒田 千秋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (80114867)
吉澤 善男 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (00016627)
長谷川 紀子 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 助教 (30361801)
金子 宏 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 特任准教授 (90323774)
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| Keywords | 新エネルギー / 化学工学 / 国際協力 / セラミックス / 格子欠陥 / 集光太陽熱 / 電気化学測定 / エネルギー変換 |
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| Research Abstract |
(1)研究代表者が開発してきた東工大式ビームダウン集光システム集光設備とロータリー式太陽化学反応炉の組み合わせをシミュレーター(集光熱0.5-20MW、集光フラックス1000-2000kW/m^2、反応炉キャビィティ径0.5-2mを主パラメーター範囲とする)により設計し、反応速度(反応温度)、エネルギーバランス、マテリアルバランス等の従来の化学工学システムパラメーターに、さらに集光太陽熱の化学エネルギー変換効率を考慮し、最適システムを設計した。
(2)「高酸素分圧酸素放出機能セリア系素材設計手法」に基づき、セリアに3,4及び5価の酸化数の金属イオンを適当量ドープしてCe^<4+>がCe^<3+>になり易くなる状態としたうえで、急速加熱により、Frenkel欠陥構造が非平衡状態として形成されて酸素放出反応が起こり易くするように設計し、反応性セラミックスの合成を行った。これらについて、急速加熱実験を行うと同時にFrenkel欠陥形成を伴う酸素放出反応による導電率変化を測定し、緩慢昇温時の酸素放出反応による導電率変化測定との差異から、反応機構を解析した。さらに、高温観察加熱装置による急速加熱時の試料重量変化をリアルタイムで計測し、酸素放出反応の活性化エネルギーを算出し、試料表面のCe-O結合の解離が律速段階であると推察された。
(3)オーストラリアCSIRO研究所の太陽集光設備を使用したロータリー式太陽化学反応炉のフィールド実験のために、CPC及びキャビティ部を設計・設置し、現地への輸送を完了した。ガス供給・配管、水冷却システム、ガスクロ分析機器、温度測定機器など、集光設備を用いた試験に必要な関連設備に関してCSIRO担当者と協議を実施した。2号機ロータリー式太陽化学反応炉に、反応性セラミックスとしてセリア・ジルコニア系酸化物を塗布して二段階水分解反応の性能試験を行う準備を終えた。
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