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2012 Fiscal Year Annual Research Report

高温太陽集熱による新型ソーラーガス化反応器の開発

Research Project

Project/Area Number 24360406
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

郷右近 展之  新潟大学, 研究推進機構超域学術院, 准教授 (20361793)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 櫻井 篤  新潟大学, 自然科学系, 助教 (20529614)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords水素 / 再生可能エネルギー / 高温太陽熱 / 流動層 / 石炭ガス化 / 反応器 / 太陽集光システム / 合成ガス
Research Abstract

本研究では,高品位石炭である石炭コークスや低品位さ・高含水分率の低品位の褐炭を流動層化し,太陽集光照射下でガス化する"ソーラーガス化反応器"を開発することを目的としている。炭素資源に含まれる炭素と反応器に供給される水蒸気とのガス化反応(C+H2O(g)→H2+CO)が吸熱反応であり,供給される太陽集熱の一部が吸熱され,水素と一酸化炭素との合成ガス(H2+CO)に転換される。生成した合成ガスの総熱量の約30%が太陽熱由来となり,太陽エネルギーの化学エネルギーへの転換が行える。得られた合成ガスは液体燃料に転換できることから,太陽エネルギーの貯蔵・輸送が容易となる。今年度は,ソーラーガス化反応器を5kW級で製作し,新潟大学所有の太陽集光シミュレーターによる石炭コークスの水蒸気ガス化について集光照射試験した。反応条件および反応システムの検討により,ガス化速度3-4倍向上し,炭素転換率が60%,集光→化学エネルギー変換効率約10%を得た。
また,反応器の集光試験用に大型30kW太陽炉シミュレーター(出力7kW×19灯)を新潟大学に新規導入し,30kW級反応器の照射試験が行える環境が整った。さらに,100kWビームダウン太陽集光システムが整備され,集熱分布および集熱量測定を2012年10月27-30日に三鷹光器(株)と共同で実施した。第二焦点(下方焦点)位置で80-100kWの集熱が得られることを実験的に測定検証した。この測定により,反射鏡であるヘリオスタットの追尾不良や二次反射鏡の一部の不具合が見つかり,修理および再調整が必要であることが分かった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

ビームダウン太陽集光システムの性能評価を行った結果、反射鏡であるヘリオスタットの追尾不良や二次反射鏡の一部の不具合が見つかり,修理および再調整が必要であることが分かったため。

Strategy for Future Research Activity

集光システムの設計者の三鷹光器(株)と協議し,追尾調整および反射鏡の交換等の措置を既に講じている。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

ビームダウン太陽集光システムの再調整および部品交換の必要があったため,次年度は太陽集光シミュレーターによるガス化試験と並行して,ビームダウン太陽集光システムによる集熱・集光試験を進める。

  • Research Products

    (19 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) Book (1 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] CO_2 gasification of coal cokes using internally circulating fluidized bed reactor by concentrated xe-light irradiation for solar gasification2012

    • Author(s)
      郷右近展之
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 37(17) Pages: 12128-12137

    • DOI

      10.1016/i.iihvdene.2012.05.133

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 太陽光照射による石炭ガス化(12)石炭コークスによる内循環流動層の水蒸気ソーラーガス化2013

    • Author(s)
      伊沢拓耶
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      日本・滋賀・立命館大学
    • Year and Date
      20130322-20130325
  • [Presentation] 反応性セラミックによる水の熱分解(26)Ce02を用いた二段階水熱分解サイクルの反応速度解析2013

    • Author(s)
      石田知也
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      日本・滋賀・立命館大学
    • Year and Date
      20130322-20130325
  • [Presentation] 反応性セラミックによる水の熱分解(27)発泡体反応デバイスの45kW太陽炉による水熱分解ソーラー試験2013

    • Author(s)
      川上慎太郎
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      日本・滋賀・立命館大学
    • Year and Date
      20130322-20130325
  • [Presentation] 太陽熱化学反応によるメタンのソーラー改質(25)Ni系触媒セラミック発泡体デバイスを用いたソーラー水蒸気改質2013

    • Author(s)
      中村彰兵
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      日本・滋賀・立命館大学
    • Year and Date
      20130322-20130325
  • [Presentation] Stearrt gasification of coal cokes using fluidized bed reactor for solar thermochemical conversion2012

    • Author(s)
      郷右近展之
    • Organizer
      SolarPACES 2012
    • Place of Presentation
      マラケシュ・モロッコ
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Two-step switching test of water-splitting process using internally-circulating fluidized bed reactor2012

    • Author(s)
      大森圭
    • Organizer
      SolarPACES 2012
    • Place of Presentation
      マラケシュ・モロッコ
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Solar Demonstration Pr(!ject on a Novel Fluidized Bed Reactor for "Single-processed2012

    • Author(s)
      児玉竜也
    • Organizer
      SolarPACES 2012
    • Place of Presentation
      マラケシュ・モロッコ
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] The basic study about reforming biomass-tar using catalysts for solar energy biomass gasification2012

    • Author(s)
      李留云
    • Organizer
      SolarPACES 2012
    • Place of Presentation
      マラケシュ・モロッコ
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] Heat Transfer Characteristics of Internally Circulating Fluidized Bed Solar Reactor2012

    • Author(s)
      櫻井篤
    • Organizer
      SolarPACES 2012
    • Place of Presentation
      マラケシュ・モロッコ
    • Year and Date
      20120911-20120914
  • [Presentation] 発泡体反応デバイスによる水熱分解サイクル試験2012

    • Author(s)
      佐藤直樹
    • Organizer
      第21回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      日本・東京・工学院大学
    • Year and Date
      20120806-20120807
  • [Presentation] Na2C03/Mg0溶融塩ソーラーレシーバー反応管に関する研究2012

    • Author(s)
      高橋将吾
    • Organizer
      第21回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      日本・東京・工学院大学
    • Year and Date
      20120806-20120807
  • [Presentation] 石炭コークス流動層によるソーラー水蒸気ガス化反応器の研究2012

    • Author(s)
      小野龍太
    • Organizer
      第21回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      日本・東京・工学院大学
    • Year and Date
      20120806-20120807
  • [Presentation] ソーラー改質用Ni/Mg0-Ai203触媒デバイスの開発2012

    • Author(s)
      嶋脇一賢
    • Organizer
      第21回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      日本・東京・工学院大学
    • Year and Date
      20120806-20120807
  • [Book] 太陽熱発電・燃料化技術一太陽熱から燃料をつくる-日本エネルギー学会編 シリーズ21世紀のエネルギー102012

    • Author(s)
      吉田一雄, 児玉竜也, 郷右近展之
    • Total Pages
      174
    • Publisher
      コロナ社
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.niigata-u.ac.jp/department/che/class.html

  • [Remarks]

    • URL

      http://www.eng.niigata-u.ac.jp/~chem

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 内循環流動層を用いた水熱分解装置及び水熱分解2013

    • Inventor(s)
      児玉竜也, 郷右近展之, 松原幸治, 櫻井篤
    • Industrial Property Rights Holder
      新潟大学
    • Industrial Property Number
      特許、PCT/JP2013/ 52211
    • Filing Date
      2013-01-31
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 太陽光を利用した集熱蓄熱装置2012

    • Inventor(s)
      児玉竜也, 郷右近展之, 松原幸治, 櫻井篤
    • Industrial Property Rights Holder
      新潟大学
    • Industrial Property Number
      特許、特願2012-195427
    • Filing Date
      2012-09-05

URL: 

Published: 2014-07-16  

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