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廃棄金属を原料とする高純度グリーン水素製造

研究課題

研究課題/領域番号 17360365
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 金属生産工学
研究機関北海道大学

研究代表者

秋山 友宏  北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 教授 (50175808)

研究分担者 沖中 憲之  北海道大学, エネルギー変換マテリアル研究センター, 助手 (20250483)
研究期間 (年度) 2005 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
14,900千円 (直接経費: 14,900千円)
2006年度: 7,400千円 (直接経費: 7,400千円)
2005年度: 7,500千円 (直接経費: 7,500千円)
キーワード廃棄アルミニウム / 水素製造 / 高圧水素 / 水素吸蔵合金 / エクセルギー / 燃焼合成 / 亜臨界水 / 水酸化アルミニウム / 亜臨界 / グリーン水素製造 / アルミドロス
研究概要

これまでの研究で廃棄Alを利用した高圧水素の製造および回収に成功したが、その反応機構は明らかになっていなかった。そこで送液するNaOH水溶液濃度と設定圧力が高圧水素発生特性に及ぼす影響を検討した。そこでは、NaOH水溶液濃度が5.OMのとき、高圧水素発生挙動はいずれの設定圧力においてもほぼ同じであり、短時間で高圧水素を回収できた。NaOH水溶液濃度が1.OMのとき、臨界圧力(22.1MPa)以下の設定圧力では高圧水素の発生速度が比較的小さかったが、臨界圧力を超える30MPaの設定圧力下では5.OM-NaOH水溶液を使用した場合と同等の発生挙動を示した。これは反応場が亜臨界状態になり水がアルカリ水溶液の働きを補ったと考えられた。以上の結果は、廃棄Alと低濃度のアルカリ水溶液から高圧水素を容易に直接合成できる可能性を示唆した。
上記の結果を参考に30MPa水素1kgおよびAl(OH)3 26kgを製造するときのシステムをエクセルギーについて計算した結果、システム全体のエクセルギー損失は150.9MJであった。そこでは、水素およびAl(OH)3製造プロセスのエクセルギー損失がシステム全体のエクセルギー損失に大きく影響していることがわかった。一方、従来の水素製造システム(天然ガスの水蒸気改質法)とAl(OH)3製造システムによる30MPa水素1kgおよびAl(OH)3 26kg製造時のエクセルギーフローでは、水素製造および圧縮に多量の電力を要することから発電のエクセルギー損失が大きく影響し、またAl(OH)3製造は非常に大きなエクセルギー損失があることがわかった。提案システムと従来システムを比較したところ、提案システムは従来システムよりエクセルギー損失を55%低減できることがわかった。

報告書

(3件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (20件) 図書 (4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Process for Recycling Waste Aluminum with Generation of High-Pressure Hydrogen2007

    • 著者名/発表者名
      T.HIRAKI, S.YAMAUCHI, M.IIDA, H.UESUGI, T.AKIYAMA
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydriding Chemical Vapor Deposition of Metal Hydride Nano-Fibers2006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Toshima, S.Tanda, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol. 47

      ページ: 931-934

    • NAID

      10017960495

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Exergy Analysis of Hydriding Combustion Synthesis2006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Engineering of Japan Vol. 39

      ページ: 525-530

    • NAID

      10017582124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydriding Chemical Vapor Deposition of Metal Hydride Nano-Fibers2006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Toshima, S.Tanda, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol.47, No.3

      ページ: 931-934

    • NAID

      10017960495

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Exergy Analysis of Hydriding Combustion Synthesis2006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Chemi c al Engineering of Japan Vol.39, No.5

      ページ: 525-530

    • NAID

      10017582124

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Science and Engineering of Materials and Energy Regeneration2006

    • 著者名/発表者名
      E.Kasai, T.Akiyama
    • 雑誌名

      KYORITSU SHUPPAN CO., LTD

      ページ: 214-214

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Proceedings of the 1st International Syoisium on Top 20052006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Toshima, S.Tanada, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Topology in Ordered Phases

      ページ: 141-144

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydriding combustion synthesis of Mg2Ni1-xFex hydride2005

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, K.Saito, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds 390

      ページ: 265-269

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Intermediate products of hydriding combustion synthesis of Mg2NiH4 studied by optical microscopy and field-emission scanning electron microscopy2005

    • 著者名/発表者名
      L.Li, I.Saita, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Intermetallics 13

      ページ: 662-668

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydrogen Production from Waste Aluminum at Different Temperatures, with LCA2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hiraki, M.Takeuchi, M.Hisa, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol. 46

      ページ: 1052-1057

    • NAID

      10015702189

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanically Activated Reactive Sintering of Mg-Ni-Fe System Hydride2005

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Akiyama
    • 雑誌名

      International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis Vol. 14

      ページ: 313-320

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] か性ソーダを利用して廃棄アルミニウムから水素と水酸化アルミニウムあるいはアルミン酸ナトリウムを製造するプロセスの可能性2005

    • 著者名/発表者名
      秋山友宏, 平木岳人, 福里隆一, 飯田勝康, 上杉浩之
    • 雑誌名

      ソーダと塩素 Vol. 56

      ページ: 101-126

    • NAID

      40006847891

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydrogen Production from Waste Aluminum at Different Temperatures, with LCA2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hiraki, M.Takeuchi, M.Hisa, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vol.46, No.5

      ページ: 1052-1057

    • NAID

      10015702189

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanically Activated Reactive Sintering of Mg-Ni-Fe System Hydride2005

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Akiyama
    • 雑誌名

      International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis Vol. 14. No.4

      ページ: 313-320

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Co-Production of Hydrogen and Aluminum Hydroxide or Sodium Aluminate from Waste Aluminum using Sodium Hydroxide Solution2005

    • 著者名/発表者名
      T.Akiyama, T.Hiraki, R.Fukusato, M.Iida, H.Uesugi
    • 雑誌名

      Soda and Chlorine Vol.56

      ページ: 101-126

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydrogen Production from Wastes2005

    • 著者名/発表者名
      T.Akiyama, T.Hiraki
    • 雑誌名

      NTS Co., Ltd

      ページ: 67-83

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hydrogen Production from Waste Aluminum at Different Temperatures, with LCA2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hiraki, M.Takeuchi, M.Hisa, T.Akiyama
    • 雑誌名

      Materials Transactions Vo.45 No. 5

      ページ: 1052-1057

    • NAID

      10015702189

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] か性ソーダを利用して廃棄アルミニウムから水素と水酸化アルミニウムあるいはアルミン酸ナトリウムを製造するプロセスの可能性2005

    • 著者名/発表者名
      秋山友宏, 平木岳人, 福里隆一, 飯田勝康, 上杉浩之
    • 雑誌名

      ソーダと塩素 5・6号

      ページ: 101-118

    • NAID

      40006847891

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Process for Recycling Waste Aluminum with Generation of High-Pressure Hydrogen

    • 著者名/発表者名
      T.HIRAKI, S.YAMAUCHI, M.IIDA, H.UESUGI, T.AKIYAMA
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Production System of Ti based Metal Hydride

    • 著者名/発表者名
      T.Akiyama, I.Saita, H.Uesugi
    • 雑誌名

      2006-268058 (Applying)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 物質・エネルギー再生の科学と工学2006

    • 著者名/発表者名
      葛西栄輝, 秋山友宏(共著)
    • 総ページ数
      214
    • 出版者
      共立出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] Proceedings of the 1st International Syoisium on Top 20052006

    • 著者名/発表者名
      I.Saita, T.Toshima, S.Tanada, T.Akiyama
    • 出版者
      Topology in Ordered Phases
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 水素利用技術集成Vo.2,廃棄物からの水素製造2005

    • 著者名/発表者名
      秋山友宏, 平木岳人(分担執筆)
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [図書] 水素利用技術集成Vol.2 効率化大量生産・CO_2フリー・安全管理2005

    • 著者名/発表者名
      秋山友宏, 平木岳人
    • 出版者
      株式会社 エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [産業財産権] チタン基水素吸蔵合金の製造方法及びチタン基水素吸蔵合金の製造装置2006

    • 発明者名
      秋山友宏, 斉田愛子, 上杉浩之
    • 権利者名
      秋山友宏, 斉田愛子, 上杉浩之
    • 産業財産権番号
      2006-268058
    • 出願年月日
      2006-09-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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