• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

廃棄木質資源をダイレクトに燃料として利用する革新的バイオマス燃料電池

研究課題

研究課題/領域番号 17K19087
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

日比野 高士  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10238321)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード木質バイオマス / 燃料電池 / 再生可能エネルギー / 廃棄バイオマス / 中温作動 / 低炭素 / 水素生成 / 木材 / 古紙
研究成果の概要

バイオマス、特に木質バイオマスは、再生可能エネルギー資源として大きな関心を集めている。しかし、木質の主成分であるセルロースはほとんどの溶媒に不溶であり、木質材料を液体および気体の燃料に変換するためには過剰のエネルギーおよび特殊な手順を必要とする。本報告では、鋸屑およびパルプを燃料として直接利用して10 mW cm-2の桁の出力密度を与えるバイオマス燃料電池について記述する。この燃料電池は単純なもので、H3PO4を含浸した原料をアノードに配置し、75~250℃の温度で作動する。セルロースまたはその分解生成物がH2Oと反応してCO2を生成し、クーロン効率は150℃以上で約95%だった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来のバイオマス利用は食用資源を原料としていたので、食料と競合し穀物市場の高騰を招いた。これを解決するために廃材や古紙等の木質資源を利用する、新たなバイオマス利用の開発が進められている。本研究では、廃材や古紙をダイレクトに燃料として利用し、1cm2当たり数十ミリワット級の燃料電池を開発する。同様な研究として、ヘテロポリ酸をredox媒体として使用した燃料電池が報告されているが、外側に設けた反応槽でヘテロポリ酸をバイオマス燃料で予め還元処理する必要があった。これに対して、本研究での手法は、木質資源をオルトリン酸に混ぜ、75から250℃で作動する燃料電池に供給するといったシンプルな方法である。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Electrolysis of humidified methane to hydrogen and carbon dioxide at low temperatures and voltages2019

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hori, Qiang Ma, Kazuyo Kobayashi, Masahiro Nagao, Shinya Teranishi, Takashi Hibino
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 44 号: 5 ページ: 2454-2460

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2018.12.044

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Hydrogen Production by Direct Electrolysis of Waste Biomass at Intermediate Temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hibino, Kazuyo Kobayashi, Masaya Ito, Qiang Ma, Masahiro Nagao, Mai Fukui, Shinya Teranishi
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 6 号: 7 ページ: 9360-9368

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.8b01701

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct electrolysis of waste newspaper for sustainable hydrogen production: an oxygen-functionalized porous carbon anode2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hibino, Kazuyo Kobayashi, Masaya Ito, Masahiro Nagao, Mai Fukui, Shinya Teranishi
    • 雑誌名

      Applied Catalysis B : Environmental

      巻: 231 ページ: 191-199

    • DOI

      10.1016/j.apcatb.2018.03.021

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Intermediate-temperature electrolysis of energy grass Miscanthus sinensis for sustainable hydrogen production2018

    • 著者名/発表者名
      Masaya Ito, Tetsuya Hori, Shinya Teranishi, Masahiro Nagao, Takashi Hibino
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 16186-16186

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34544-y

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Intermediate-Temperature Biomass Fuel Cell Using Wood Sawdust and Pulp Directly as Fuel2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hibino, Kazuyo Kobayashi, Peiling Lv, Masahiro Nagao, Shinya Teranishi, Toshiyuki Mori
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 号: 6 ページ: F557-F563

    • DOI

      10.1149/2.0511706jes

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrogen production by direct Lignin electrolysis at intermediate temperatures2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hibino, Kazuyo Kobayashi, Masahiro Nagao, Shinya Teranishi
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 4 号: 9 ページ: 3032-3036

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170163

    • NAID

      130006077916

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 廃棄バイオマスの直接電解による水素生成2019

    • 著者名/発表者名
      寺西 真哉、堀 哲也、伊藤 雅哉、長尾 征洋、日比野 高士
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 廃棄プラスチックを直接使用した燃料電池発電2019

    • 著者名/発表者名
      堀 哲也、日比野 高士、長尾 征洋、伊藤 雅哉、寺西 真哉
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Direct biomass fuel cell using wood sawdust and pulp as fuels at intermediate temperature2017

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nagao, Takashi Hibino, Kazuyo Kobayashi, Peiling Lv, Shinya Teranishi, Toshiyuki Mori
    • 学会等名
      IUMRS-LCAM2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオマスの電解による水素生成2017

    • 著者名/発表者名
      長尾征洋、伊藤雅哉、呂佩玲、小林和代、福井舞、日比野高士
    • 学会等名
      電気化学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [産業財産権] 電気化学装置2019

    • 発明者名
      日比野高士、長尾征洋
    • 権利者名
      日比野高士、長尾征洋
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] 水素生成装置2018

    • 発明者名
      寺西, 日比野, 長尾, 福井, 澤口, 今村
    • 権利者名
      寺西, 日比野, 長尾, 福井, 澤口, 今村
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi