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高温太陽熱水分解のための反応性セラミックデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360463
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
研究機関新潟大学

研究代表者

児玉 竜也  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60272811)

研究分担者 郷右近 展之  新潟大学, 自然科学系, 助手 (20361793)
清水 研一  名古屋大学, 大学院工学研究科, 助手 (60324000)
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
14,500千円 (直接経費: 14,500千円)
2006年度: 6,800千円 (直接経費: 6,800千円)
2005年度: 7,700千円 (直接経費: 7,700千円)
キーワード集光太陽熱 / 水素製造 / エネルギー転換 / 水分解 / 熱化学サイクル / 金属酸化物 / サンベルト / 反応器
研究概要

サンベルトで得られる高温太陽熱を利用し、水の熱分解で水素を製造する二段階水分解サイクルに必要とされる反応性セラミックデバイスの開発を行い、下記の研究成果を得た。
1.高反応性セラミック微粉体の開発
反応性セラミックとして研究代表者が開発したフェライト/ジルコニア担持体について他金属ドープ効果を比較し、高活性のNi_<1.0>Fe_<2.0>O_4/ZrO_4を見出した。一方、研究代表者は、担体を単斜晶ジルコニアから、イットリウム含有量が8mol%以上の立方晶安定化ジルコニア(YSZ)に替えると、熱還元反応においてFe^<2+>含有立方晶ジルコニアが生成し、低温水分解反応ではこれが水蒸気と反応して水素を生成しフェライトではなくFe^<3+>含有立方晶ジルコニアを生成するという新しいサイクル反応機構を見出した。
2.反応デバイスの合成と反応試験
Ni_<1.0>Fe_<2.0>O_4/ZrOとFe_3O_4/YSZの2つの微粉末反応体をそれぞれジルコニア発泡体に担持したデバイスを作製し、反応性を検討した結果、熱還元温度1400℃、水分解温度1100℃の2段階サイクル反応で13-30サイクル以上の水素発生が観測された。しかし、次第にデバイスの亀裂が起こった。そこで熱耐久性の高いSiC発泡体をマトリックスとすることとした。
3.SiC発泡体のジルコニア被覆と太陽光照射耐久試験による性能評価
熱力学計算からSiC発泡体をFe_3O_4に対して不活性のジルコニアで被覆することが必要であることが見出されたため、スピンコート法によりこれを検討し、良好なジルコニア被覆をすることができた。一方、SiC発泡体マトリックスについては、太陽炉による太陽光照射下試験で良好な熱耐久性を有することが確認された。

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

    (38件)

すべて 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (36件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Thermochemical two-step water splitting by ZrO_2-supported Ni_xFe_<3-x>O_4 for solar hydrogen production2007

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Solar Energy (印刷中)

    • 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] A Two-Step Thermochemical Water Splitting by Iron-Oxide on Stabilized Zirconia2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering 128

      ページ: 3-7

    • 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 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Pillaring of Ruddlesden-Popper perovskite tantalates, H_2ATa_2O_7 (A=Sr or La_<2/3>), with n-alkylamines and oxide nanoparticles2006

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. 16

      ページ: 773-779

    • 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] Pillaring of high charge density synthetic micas (Na-4-mica and Na-3-mica) by intercalation of oxides nanoparticles2006

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials 95

      ページ: 135-140

    • 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] Ru/Ni-Mg-O Catalyzed SiC-Foam Absorber for Solar Reforming Receiver-Reactor2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering 128

      ページ: 318-325

    • 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] Iron-containing YSZ (Yttrium-Stabilized Zirconia) system for a two-step thermochemical water splitting2006

    • 著者名/発表者名
      郷右近 展之
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies (CD-ROM)

    • 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] A new solar chemical reactor with an internally circulating fluidized bed for direct irradiation of reacting particles2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies (CD-ROM)

    • 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] Thermochemical water splitting with ferrite particles in an internally circulating fluidized bed under direct solar irradiation - Concept and its exploratory testing2006

    • 著者名/発表者名
      郷右近 展之
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference (ISEC2006) (CD-ROM)

    • 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] Solar tubular reformer with molten-salt thermal storage -design modification of the reactor tube and testing2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference (ISEC2006) (CD-ROM)

    • 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] A Two-Step Thermochemical Water Splitting by Iron-Oxide on Stabilized Zirconia2006

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering Vol.128

      ページ: 3-7

    • 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] Pillaring of Ruddlesden-Popper perovskite tantalates, H_2ATa_2O_7 (A=Sr or La_<2/3>), with n-alkylamines and oxide nanoparticles2006

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Shimuzu
    • 雑誌名

      J.Mater.Chem. Vol.16

      ページ: 773-779

    • 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] Pillaring of high charge density synthetic micas (Na-4-mica and Na-3-mica) by intercalation of oxides nanoparticles2006

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Shimizu
    • 雑誌名

      Microporous and Mesoporous Materials Vol.95

      ページ: 135-140

    • 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] Ru/Ni-Mg-O Catalyzed SiC-Foam Absorber for Solar Reforming Receiver-Reactor2006

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering Vol.128

      ページ: 318-325

    • 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] Iron-containing YSZ (Yttrium-Stabilized Zirconia) system for a two-step thermochemical water splitting2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Gokon
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies (CD-ROM)

    • 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] A new solar chemical reactor with an internally circulating fluidized bed for direct irradiation of reacting particles2006

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies (CD-ROM)

    • 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] Thermochemical water splitting with ferrite particles in an internally circulating fluidized bed under direct solar irradiation・Concept and its exploratory testing2006

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Gokon
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference (ISEC2006) (CD-ROM)

    • 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] Solar tubular reformer with molten-salt thermal storage-design modification of the reactor tube and testing2006

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference (ISEC2006) (CD-ROM)

    • 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] Ru/Ni-Mg-o catalyzed SiC-foam absorber for solar reforming receiver-reactor2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      J. Solar Energy Engineering, Transactions of the ASME 128

      ページ: 318-325

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Double-walled reactor tube with molten salt thermal storage for solar tubular reformer2006

    • 著者名/発表者名
      旗町 剛
    • 雑誌名

      J. Solar Energy Engineering, Transactions of the ASME 128

      ページ: 134-138

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A new solar chemical reactor with an internally circulating fluidized bed for direct irradiation of reacting particles2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies CD-ROM

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Solar tubular reformer with molten-salt thermal storage-design modification of the reactor tube and testing2006

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference CD-ROM

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Pillaring of high charge density synthetic mica (Na-4-mica and Na-3-mica) by intercalation of oxides nanoparitcles2006

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Microporous and Misoporous Materials 95

      ページ: 135-140

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Degradation of hydrophobic organic pollutants by titania pillared fluorine mica as a substrate specific photocatalyst2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B : Environmental 55

      ページ: 141-148

    • 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] Michael reaction of β-ketoesters with vinyl ketones by iron(III)-exchanged fluorotetrasilicic mica : catalytic and spectroscopic studies2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis 229

      ページ: 470-479

    • 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] Acidic properties of sulfonic acid -functionalized FSM-16 mesoporous silica and its catalytic efficiency for acetalization of carbonyl compounds2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis 231

      ページ: 131-138

    • 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] Carbonate Composite Catalyst with High-Temperature Thermal Storage for Use in Solar Tubular Reformers2005

    • 著者名/発表者名
      旗町 剛
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering 127

      ページ: 396-400

    • 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 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Degradation of hydrophobic organic pollutants by titania pillared fluorine mica as a substrate specific photocatalyst2005

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Shimizu
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B : Environmental Vol.55

      ページ: 141-148

    • 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] Michael reaction of 8-ketoesters with vinyl ketones by iron(III)-exchanged fluorotetrasilicic mica : catalytic and spectroscopic studies2005

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis Vol.229

      ページ: 470-479

    • 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] Acidic properties of sulfonic acid-functionalized FSM-16 mesoporous silica and its catalytic efficiency for acetalization of carbonyl compounds2005

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Shimizu
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering Vol.127

      ページ: 396-400

    • 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] Carbonate Composite Catalyst with High-Temperature Thermal Storage for Use in Solar Tubular Reformers2005

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Hatamachi
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering Vol.127

      ページ: 396-400

    • 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] Photocatalytic Water Splitting on Ni-Intercalated Ruddlesden-Popper Tantalate H_2La_<2/3>Ta_2O_72005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Chem.Mater. 17

      ページ: 5161-5166

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Acidic Properties of Sulfonic Acid-Functionalized FSM-16 Mesoporous Silica and Its Catalytic Efficiency for Acetalization of Carbonyl Compounds2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis 231

      ページ: 131-138

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Michael Reaction of β-Ketoesters with Vinyl Ketones by Iron(III)-Exchanged Fluorotetrasilicic Mica : Catalytic and Spectroscopic Studies2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Journal of Catalysis 229

      ページ: 470-479

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Degradation of Hydrophobic Organic Pollutants by Titania Pillared Fluorine Mica as a Substrate Specific Photocatalyst2005

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B : Environmental 55

      ページ: 141-148

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermochemical two-step water splitting by ZrO_2-supported Ni_xFe_<3-x>O_4 for solar hydrogen production

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Solar Energy (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] Thermochemical two-step water splitting by ZrO_2-supported Ni_xFe_<3-x>O_4 for solar hydrogen production

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Solar Energy 印刷中

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [図書] エネルギー・環境キーワード辞典2005

    • 著者名/発表者名
      社団法人日本エネルギー学会編
    • 総ページ数
      480
    • 出版者
      コロナ社
    • 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] Energy and Environment Keyword Dictionary-with categorized index-2005

    • 著者名/発表者名
      The Japan Institute of Energy
    • 出版者
      Corona Publishing Co., LTD., Tokyo, Japan
    • 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

URL: 

公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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