長期貯蔵・輸送に適したカプセルフリーPCMを用いた次世代潜熱蓄熱技術の開発

• 研究課題/領域番号: 15K14296
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 沖中 憲之 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20250483)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 潜熱蓄熱 / PCM / ガラス化 / 熱輸送

研究成果の概要

潜熱蓄熱材(PCM)は高密度蓄熱が可能である。しかし，従来の潜熱蓄熱法は長期間の蓄熱・熱輸送が不可能であり，液体状態のPCMで蓄熱するため，PCMの漏出防止のためのカプセル化が必須であった。一方，物質を液体状態から特定の冷却速度以上で急冷すると，過冷却状態を経て「ガラス状態」に転移する。本研究では，このガラス化現象を蓄熱に応用した潜熱蓄熱法を提案する。液体PCMを急冷し，ガラス化させることで，PCMのカプセル化が不要で蓄熱，熱輸送が可能となる。この，ガラス化利用型PCMを用いた熱輸送プロセスについて検討し，未利用率の高い高温排熱蓄熱・輸送・再生利用プロセスへの適用可能性を示した。

研究成果

• [雑誌論文] Thermal analysis of Al–Si alloys as high-temperature phase-change material and their corrosion properties with ceramic materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fukahori, Takahiro Nomura, Chunyu Zhu, Nan Sheng, Noriyuki Okinaka, Tomohiro Akiyama
  • 雑誌名: Applied Energy 巻: 163 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2015.10.164
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Macro-encapsulation of metallic phase change material using cylindrical-type ceramic containers for high-temperature thermal energy storage (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fukahori, Takahiro Nomura, Chunyu Zhu, Nan Sheng, Noriyuki Okinaka, Tomohiro Akiyama
  • 雑誌名: Applied Energy 巻: 170 ページ: 324-328
  • DOI: 10.1016/j.apenergy.2016.02.106
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improvement on Heat Release Performance of Direct-contact Heat Exchanger Using Phase Change Material for Recovery of Low Temperature Exhaust Heat (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Nomura, M. Tsubota, A. Sagara, N. Okinaka, T. Akiyama
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 55 号: 2 ページ: 441-447
  • DOI: 10.2355/isijinternational.55.441
  • NAID: 130004734557
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 供給側としての鉄鋼産業：鉄鋼排熱の利用と蓄熱技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沖中憲之
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第173回秋季講演大会
  • 発表場所: 首都大学東京（八王子）
  • 年月日: 2017-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] 鉄鋼排熱の利用と蓄熱技術・熱交換技術 (2017)
  • 著者名/発表者名: 沖中憲之
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第174回秋季講演大会 北海道大学
  • 招待講演
• [学会発表] 排熱利用と蓄熱技術 (2016)
  • 著者名/発表者名: 沖中憲之
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会 第172回秋季講演大会
  • 発表場所: 大阪大学（豊中）
  • 年月日: 2016-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] 高温蓄熱システムのための合金PCMカプセルの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深堀諒，能村貴宏，朱春宇，沖中憲之，秋山友宏
  • 学会等名: 日本化学工学会 第47回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌キャンパス
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] 次世代太陽熱発電のための合金PCMカプセル化技術 (2015)
  • 著者名/発表者名: 深堀諒, 能村貴宏, 朱春宇, 盛楠, 沖中憲之, 秋山友宏
  • 学会等名: 日本エネルギー学会 第24回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-08-03