2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fast hydrogen production/storage system using interfacial ionic transport
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25281061
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大友 順一郎 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (90322065)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低炭素社会 / 化学エネルギー貯蔵 / イオン伝導体 / 水素生成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体イオニクスとケミカルループ法を融合させた高速水素エネルギー生成・貯蔵システム（ケミカルループ型水素エネルギー変換システム）の基礎技術の開発を目的とする。最終年度(H28年度)は、酸素キャリアの化学変換サイクル：（1）還元反応（化学エネルギー貯蔵）→（2）水素生成 →（3）完全酸化反応（熱回収・酸素キャリア再生）について、熱化学的ループの反応解析に加え、電気化学的ループ変換についてのデバイスを開発することで、提案システム全体の要素開発と各プロセスの実証の検討を行った。
熱化学的ループについては、自己再生型酸素キャリア（La系担体を使用）について酸化還元サイクル時の耐久性の保持が確認され、ナノ粒子生成機構の検討を行った。またCe系の複合酸素キャリアにおいて、酸素放出過程の加速効果を新たに観測した。さらに、Ti-Fe-O系金属酸化物にCaを添加し、鉄ドープカルシウムチタネート(CTFO)相を粒子内部に生成させた複合粒子の開発を行った。CTFO相の生成により、粒子内部の酸化物イオンの拡散が促進されると同時にカチオン拡散が抑制され、酸化還元サイクルにおける還元反応速度の向上と耐久性を有する材料開発が可能となった。加えて、水蒸気からの水素生成速度の向上も期待される。電気化学的ループ変換については、プロトン伝導性固体電解質であるランタンタングステート（LWO）の輸率測定結果を基にプロトン伝導型燃料電池のセル設計を行った。また、実際の単セルを作製し、水蒸気電解による水素生成の実験も行った。これらの成果について、国内外の会議での発表と論文投稿により対外的にも積極的に情報の発信を行った。
以上の一連の要素開発の検討から、ケミカルループ型水素エネルギー変換システムの実現性と効率的な作動条件が明らかになり、今後のシステムのスケールアップを含む実証研究の基盤のなる知見を得ることができた。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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