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三相界面構造の最適化によるガスハイドレート生成速度の大幅増加に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16H04642
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 エネルギー学
研究機関北見工業大学

研究代表者

小原 伸哉  北見工業大学, 工学部, 教授 (10342437)

研究協力者 高畠 正光  
三河 大祐  
植村 勇太  
川崎 利敬  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2016年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
キーワードガスハイドレート / 未利用エネルギー / 発電システム / 低温排熱 / 廃熱利用 / 熱サイクル / エネルギー密度 / 状態図 / 相変化 / 生成速度 / 界面 / 二酸化炭素ハイドレート / ガスハイドレート生成触媒 / モデリング / ガスハードレート / クリーンエネルギー / 三相界面 / 発電 / アクチュエータ / 排熱利用 / 小温度差発電 / 触媒層 / エネルギー全般 / 再生可能エネルギー / 新エネルギー / 電力工学 / 熱工学
研究成果の概要

二酸化炭素ガスハイドレートの温度-圧力状態図を実験で確認し、この図から得られる理論熱サイクルを明らかにした。また、上で述べた熱サイクルでは相変化の応答時間が不明確なため、反応速度を実験により明らかにした。ガスハイドレートの相変化は解離反応と生成反応で構成されるが、これまでの研究成果から、長い時間を要する生成反応の速度を安定して高速化することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

二酸化炭素ハイドレートによるエネルギー貯蔵密度とエネルギー輸送量の実験を行い、エネルギー貯蔵密度が見積もりできるようになった。この結果、十数度の温度差で得られる二酸化炭素ハイドレートによるエネルギー貯蔵量と、ガスハイドレート熱サイクルを示すことができるようになった。大気の熱と未利用廃熱で駆動する電力変換システムは、これまでにないエネルギー変換経路である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Electric power control of a power generator using dissociation expansion of a gas hydrate2018

    • 著者名/発表者名
      Obara Shin'ya、Mikawa Daisuke
    • 雑誌名

      Applied Energy

      巻: 222 ページ: 704-716

    • DOI

      10.1016/j.apenergy.2018.04.031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Development of a Gas Hydrate Power Generation System for Cold District Using Low Temperature Heat Emission2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Uemura, Shin'ya Obara, Toshiyuki Kawasaki
    • 学会等名
      IEEE Electrical Power and Energy Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of CO2 Hydrate Generation Characteristics Based on the Development of a Power Generation System Using Atmospheric Heat2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kawasaki, Shin'ya Obara, Yuta Uemura
    • 学会等名
      IEEE Electrical Power and Energy Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of CO2 hydrate production and dissociation efficiency2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Kawasaki, Shin’ya Obara, Yuta Uemura
    • 学会等名
      2018 China International Conference on Electricity Distribution
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CO2ハイドレートの解離膨張圧力差による発電システム流量制御特性2018

    • 著者名/発表者名
      植村勇太、小原伸哉、川崎利敬
    • 学会等名
      第28回環境工学総合シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレートの解離膨張特性を利用した試作発電シテム効率調査2018

    • 著者名/発表者名
      川崎利敬、小原伸哉、植村勇太
    • 学会等名
      第28回環境工学総合シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CO2 ガスハイドレートの解離膨張特性を利用した試 作発電システムの開発2018

    • 著者名/発表者名
      植村勇太、小原伸哉、川崎利敬
    • 学会等名
      第23回 動力・エネルギー技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] CO2ハイドレートの生成速度及び解離膨張特性の調査2018

    • 著者名/発表者名
      川崎利敬、小原伸哉、植村勇太
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート熱サイクルの高圧解離ガスを用いた試作発電システムの開発(第2 報)試作システムの発電効率の調査2018

    • 著者名/発表者名
      植村勇太、川崎利敬、小原伸哉
    • 学会等名
      空気調和衛生工学会北海道支部第52回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート熱サイクルの高圧解離ガスを用いた試作発電システムの開発 第1 報 試作システムのガスハイドレート生成量の調査2018

    • 著者名/発表者名
      川崎利敬、小原伸哉、植村勇太
    • 学会等名
      空気調和衛生工学会北海道支部第52回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CO2ガスハイドレートの生成速度の高速化2018

    • 著者名/発表者名
      川崎利敬、小原伸哉、植村勇太、川合僚
    • 学会等名
      空気調和衛生工学会北海道支部第52回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート熱サイクルの小温度差高圧解離ガスによるスクロール式アクチュエータの発電特性2018

    • 著者名/発表者名
      植村勇太、小原伸哉、川崎利敬
    • 学会等名
      空気調和衛生工学会北海道支部第52回学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレートの解離膨張特性を利用した発電シテムの開発(CO2ハイドレートの生成特性の調査)2017

    • 著者名/発表者名
      川崎利敬、小原伸哉、植村勇太、川合僚
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部(2017年度)第55 回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CO2ハイドレート生成用のカーボンクロス担持触媒の性能調査2016

    • 著者名/発表者名
      川合僚, 小原伸哉, 髙畠正光, 川崎利敬 (北見工大)
    • 学会等名
      平成28年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CO2ガスハイドレートの解離膨張特性を用いた低環境負荷発電機の開発2016

    • 著者名/発表者名
      髙畠正光(北見工大), 小原伸哉、 川合政人 (函館高専)、 川合僚(北見工大院), 三河大祐
    • 学会等名
      平成28年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北海道・札幌市
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート発電システムを伴う寒冷地向け住宅用発電システムの電力品質に関する調査2016

    • 著者名/発表者名
      三河大祐(北見工大院)、 小原伸哉、 川合政人 (函館高専)、 髙畠正光(北見工大院)
    • 学会等名
      平成28年度電気・情報関係学会北海道支部連合大会
    • 発表場所
      北海道・札幌市
    • 年月日
      2016-11-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Study on the Generation System by Thermal Cycle of Gas Hydrate Using a Carbon Cloth Supported Catalysts2016

    • 著者名/発表者名
      Ryo Kawai and Shin’ya Obara (Department of Electrical and Electronic Engineering Kitami Institute of Technology Kitami, Japan )
    • 学会等名
      2016 IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC)
    • 発表場所
      Xi’an, China
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the control system for gas-hydrate power generation systems2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke MIKAWA, Shin’ya OBARA (Dept. of Electrical and Electronic Engineering Kitami Institute of Technology Kitami, Japan)
    • 学会等名
      2016 IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC)
    • 発表場所
      Xi’an(China)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a small temperature difference generator by using the dissociation and expansion characteristics of a CO2 hydrate2016

    • 著者名/発表者名
      Masamitsu TAKABATAKE and Shin’ya OBARA (Department of Electrical and Electronic Engineering Kitami Institute of Technology ,Kitami, Japan )
    • 学会等名
      2016 IEEE PES Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference (APPEEC)
    • 発表場所
      Xi’an(China)
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on the output control method of CO2 hydrate engine generator2016

    • 著者名/発表者名
      Masahito Kawai, Shin'ya Obara
    • 学会等名
      International Conference on Power and Energy Engineering
    • 発表場所
      London(UK)
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a small temperature difference generator by the dissociation and expansion characteristics of CO2 gas-hydrate2016

    • 著者名/発表者名
      Masamitsu Takabatake, Shin'ya Obara , Masahito Kawai,Ryo Kawai, Daisuke Mikawa
    • 学会等名
      International Conference on Power and Energy Engineering
    • 発表場所
      London(UK)
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイドレート生成速度がCO2 ハイドレート発電機のエネルギー貯蔵特性に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      川合政人(函館高専), 小原伸哉(北見工大), 奥田学(北電), 清水良平(電源開発), 菊地祥庸(北海道糖業)、石川恭介(北見工大院), 高畠正光、 三河大祐、 川合僚
    • 学会等名
      日本機械学会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡県・福岡市
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CO2 ハイドレート発電システムの試作試験機の開発2016

    • 著者名/発表者名
      髙畠正光(北見工大)、小原 伸哉、川合政仁(函館高専), 三河大祐(北見工大)
    • 学会等名
      日本機械学会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡県・福岡市
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 寒冷地向けガスハイドレート発電システムの電力品質に関する調査2016

    • 著者名/発表者名
      三河大祐(北見工大)、 小原伸哉、 川合政人(函館高専)、 高畠正光(北見工大)
    • 学会等名
      日本機械学会 2016年度年次大会
    • 発表場所
      福岡県・福岡市
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ハイドレート生成促進剤がCO2ハイドレート発電機のエネルギ貯蔵特性に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      川合政人(函館高専), 小原伸哉(北見工大), 奥田学(北電), 清水良平(電源開発), 菊地祥庸(北海道糖業)、石川恭介(北見工大院), 高畠正光、 三河大祐、 川合僚
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第54回講演会
    • 発表場所
      北海道・苫小牧市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CO2 ハイドレートのエネルギ貯蔵特性に基づく小温度差発機の開発2016

    • 著者名/発表者名
      髙畠正光(北見工大)、小原伸哉、川合政仁(函館高専)、 三河大祐(北見工大)、石川恭介(清水建設)、石川恭介(清水建設)、石川恭介(清水建設)
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第54回講演会
    • 発表場所
      北海道・苫小牧市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート発電シテムにおけるCO2ハイドレート熱サイクルの調査2016

    • 著者名/発表者名
      川合僚(北見工大院)、小原伸哉(北見工大)、 川合政人(函館高専)、高畠正光(北見工大院)、 三河大祐、石川恭介(清水建設)
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第54回講演会
    • 発表場所
      北海道・苫小牧市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ガスハイドレート発電シテムの制御方法と電力品質に関する調査2016

    • 著者名/発表者名
      三河大祐(北見工大院)、小原伸哉、川合政人(函館高専畠正光)、高畠正光(北見工大院)高専畠正光) ○三河大祐(北見工),小原伸哉,川合政人函館高専畠正光)
    • 学会等名
      日本機械学会北海道支部第54回講演会
    • 発表場所
      北海道・苫小牧市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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