2013 Fiscal Year Annual Research Report
輝度変換による太陽エネルギーの金属への高効率蓄積に関する研究
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23246176
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| Research Institution | The Graduate School for the Creation of New Photonics Industries |
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Principal Investigator |
内田 成明 光産業創成大学院大学, 光産業創成研究科, 客員教授 (20260177)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大久保 友雅 東京工科大学, メディア学部, 講師 (50431995)
塚本 雅裕 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (90273713)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 再生可能エネルギー / 金属空気電池 / マグネシウム太陽燃料 / 太陽励起レーザー / アーレニウス型化学反応 / 高温化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽光など再生可能エネルギー（RE）を保存性、輸送性の高い「金属マグネシウム(Mg)燃料」に蓄積、利用することにより、REの時空間偏在性を解消し基幹エネルギーとして利用可能とすることを目的とする研究である。研究の対象は自然に存在する、またはMgからのエネルギー抽出後の“灰”である酸化マグネシウム(MgO)にエネルギーを注入し燃料を再生する過程が核心となるが、その基礎をなす研究である。燃料再生は太陽光から変換したレーザー光をMgOに照射し直接金属マグネシウムに還元することにより実現する。還元の効率がエネルギー注入効率に直結するため最重要パラメータであり、レーザー加熱により一旦解離された酸素とMgの再結合が効率低下要因である。すなわちレーザー照射によりMgOはその解離温度4000度まで加熱され蒸発が始まる一方、解離温度から冷却されると即座に再結合が始まり、効率低下の要因となる。珪素はこの温度でMgに勝る酸素再結合力を持ちMgから解離した酸素と即座に結合し安定化させる。これを利用してMgOの還元が促進する。実験では珪素を酸化抑制材として介在させることによりMgの収量が二倍以上向上することが示された。この実験結果を基に酸化抑制材を使用しない還元効率の向上策を考案した。Mgと酸素の再結合は両原子の衝突により起こり、その反応(結合)速度はアーレニウス型の温度依存性、すなわち指数関数的に依存する。このことより解離したMg＋酸素原子の混合ガスの温度を数分の一程度に逓減させることで再結合反応速度を数百万分の一に大きく減らすことが可能で、事実上再結合を封じ込めることになる。この結果が本研究の成果であり、次段階のレーザー還元技術の原理として還元効率向上を実証する理論的準備が整った。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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