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LCA的アプローチによるハスクレイを利用したバイオ水素精製技術の検討

研究課題

研究課題/領域番号 18K05018
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分31020:地球資源工学およびエネルギー学関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

堂脇 清志  東京理科大学, 理工学部経営工学科, 教授 (50339115)

研究分担者 徐 維那  東京理科大学, 理工学部経営工学科, 講師 (10598767)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードバイオ水素 / HAS-Clay / 鹿沼土 / 不純物吸着 / 環境影響指標 / 不純物除去 / ハスクレイ / アンモニア / 吸着試験 / LCA / 吸着剤 / 水素精製 / 2段式圧力スウィング吸着法
研究成果の概要

本研究では、バイオマスから間接ガス化方式によるバイオ水素(Bio-H2)製造において、環境影響指標と吸着性能を考慮した評価を実施したものである。特に、環境に配慮した人工合成物(HAS-Clay)と同等の構成要素である天然素材(鹿沼土)及びを用い、吸着試験ならびに環境影響指標による評価を行った。その結果、脱硫性能に関して鹿沼土とHAS-Clayとの複合吸着機構について環境影響指標(気候変動及び金属資源枯渇)について検討した結果、従来のZnOに対して、気候変動に関しては、12.3%(対従来)、金属枯渇に関しては、99.9%(対従来)の削減が可能となることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

バイオマスからのエネルギー利用については、これまで議論されているが、ライフサイクル工学の視点から、実験を踏まえた上での検証はそれほど多くない。本研究においては、バイオマス原料を熱分解ガス化して、合成ガスを精製し水素を製造することを行っており、特に、アプリケーション側で問題となる不純物除去について検討している。今回、HClやH2Sの不純物除去について、環境軽減策、すなわち、吸着材自身の低環境性や再生利用可能性、さらに、実験結果に基づく動的モデルを使った吸着性能の把握及び環境影響による考察は、今後の実効性のある再生可能エネルギーの開発には不可欠といえよう。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 16件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ammonia Adsorption Properties of Natural Soil Adsorbent for Biohydrogen Purification2020

    • 著者名/発表者名
      Seiya KAKO, Masaya SUZUKI, Mitsuo KAMEYAMA, Yin LONG, Kiyoshi DOWAKI
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 99 号: 9 ページ: 136-142

    • DOI

      10.3775/jie.99.136

    • NAID

      130007919136

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 年月日
      2020-09-20
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Environmental Analysis of Bio-H<sub>2</sub> Production Introducing the 2-step PSA and Waste Heat Recovery2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka NAKAYAMA, Mitsuo KAMEYAMA, Yin LONG, Kiyoshi DOWAKI
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 99 号: 9 ページ: 129-135

    • DOI

      10.3775/jie.99.129

    • NAID

      130007919137

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 年月日
      2020-09-20
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An LCA and energy analysis of a biomass integrated-pyrolysis gasification/SOFC system with H2S removal2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Sugihara, Mitsuo Kameyama and Kiyoshi Dowaki
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science

      巻: 460 号: 1 ページ: 012013-012013

    • DOI

      10.1088/1755-1315/460/1/012013

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation, characterization, and desulfurization ability of bulk porous silica-supported ZnO2020

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Hayami, Masahiro Ohashi, Haruka Suzuki, Yohei Sato, Ibuki Saito, Satoru Tsukada, Kazuki Yamamoto, Kiyoshi Dowaki & Takahiro Gunji
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: Published online 号: 2 ページ: 482-491

    • DOI

      10.1007/s10971-020-05259-2

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Exergy and Environmental Analysis of a Bio-Hydrogen Supply Chain Using Data Envelope Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Hara, Daisuke; Misaki, Chiharu; Sugihara, Hiromu; Kako, Seiya; Katayama, Noboru; Dowaki, Kiyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of EcoDesign 2019 International Symposium

      巻: - ページ: 844-851

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 水素吸蔵合金を用いたバイオ水素エネルギー密度の評価2019

    • 著者名/発表者名
      山手駿,三崎千春,原大介,龍吟,堂脇清志
    • 雑誌名

      第15回バイオマス科学会議発表論文集

      巻: - ページ: 121-122

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Life-Cycle Assessment of Adsorbents for Biohydrogen Production2019

    • 著者名/発表者名
      Yuna Seo, Masaya Suzuki, Tetsuichi Takagi and Kiyoshi Dowaki
    • 雑誌名

      Resources

      巻: - 号: 1 ページ: 52-52

    • DOI

      10.3390/resources8010052

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Life Cycle Assessment-Directed Optimization of Hydrogen Sulfide Removal During Biomass-Derived Hydrogen Production2019

    • 著者名/発表者名
      Shohei Kuroda, Tomoyuki Ishiyama, Shota Kondo, Mitsuo Kameyama, Yuna Seo, and Kiyoshi Dowaki
    • 雑誌名

      Technologies and Eco-innovation towards Sustainability II

      巻: - ページ: 101-118

    • DOI

      10.1007/978-981-13-1196-3_9

    • ISBN
      9789811311956, 9789811311963
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A LCA on the H<sub>2</sub>S and HCl Removal Procedures Using in HAS-Clays2018

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi DOWAKI, Shohei KURODA, Hidetoshi SARUYA, Noboru KATAYAMA, Yuna SEO, Tomoyuki ISHIYAMA, Kiyofumi SATO, Mitsuo KAMEYAMA
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 97 号: 7 ページ: 160-170

    • DOI

      10.3775/jie.97.160

    • NAID

      130007427530

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 年月日
      2018-07-20
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2-step PSA導入したBio-H<sub>2</sub>製造プロセスに対するエクセルギー解析及び環境影響評価2018

    • 著者名/発表者名
      近藤 頌大, 永石 平, 堂脇 清志
    • 雑誌名

      日本エネルギー学会誌

      巻: 97 号: 4 ページ: 77-87

    • DOI

      10.3775/jie.97.77

    • NAID

      130006727582

    • ISSN
      0916-8753, 1882-6121
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hydroxyl aluminium silicate clay for biohydrogen purification by pressure swing adsorption: Physical properties, adsorption isotherm, multicomponent breakthrough curve modelling, and cycle simulation2018

    • 著者名/発表者名
      Shohei Kuroda, Taira Nagaishi, Mitsuo Kameyama, Kenji Koido, Yuna Seo, Kiyoshi Dowaki
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 43 号: 34 ページ: 16573-16588

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2018.07.065

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A system analysis of the biomass integrated gasification solid oxide fuel cell2020

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Sugihara and Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The International Conference of Biomass and Bioenergy 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A transient analysis and LCA analysis of impurity adsorption using Kanuma clay and HAS-Clay in a Bio-H2 production system2020

    • 著者名/発表者名
      Kento Torii, Haruka Nakayama, Seiya Kako and Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The International Conference of Biomass and Bioenergy 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Environmental performances on the adsorbents of HAS-Clay, Kanuma-Clay and coffee residue for Bio-H2 purification2020

    • 著者名/発表者名
      Seiya Kako, Masaya Suzuki, Mitsuo Kameyama and Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The International Conference of Biomass and Bioenergy 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Thermodynamic analysis of hydrogen production through indirect biomass gasification2020

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nakayama, Mitsuo Kameyama, Hisashi Kamiuchi and Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The 9th Joint Conference on Renewable Energy and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A proposal of Bio-H2 pathways through the position of “Technology Assessment"2020

    • 著者名/発表者名
      Kiyoshi DOWAKI
    • 学会等名
      The 9th Joint Conference on Renewable Energy and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] n optimal control of the pyrolysis gasification process in consideration of thermal conductivity of heat carriers2019

    • 著者名/発表者名
      Eiki Takemura, Mitsuo Kameyama, Hisashi Kamiuchi and Kiyoshi Dowakii
    • 学会等名
      The International Conference of Biomass and Bioenergy 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A LCA and energy analysis on the biomass integrated-pyrolysis gasification/SOFC system considering H2S removal2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Sugihara, Mitsuo Kameyama and Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The International Conference of Biomass and Bioenergy 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discussions on the hydrogen flow rate from the storage tank of metal hydride by a simulation model and experimental data2019

    • 著者名/発表者名
      Shun YAMATE, Chiharu MISAKI, Yoshiki FUJIWARA, Shogo KATO, Noboru KATAYAMA, Mitsuo KAMEYAMA, Kiyoshi DOWAKI
    • 学会等名
      2019 Fuel Cell Seminar & Energy Exposition
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Model and Evaluation of Metal Hydride When Absorbing Hydrogen with Impurity2019

    • 著者名/発表者名
      Seigo Torii, Akashi Eguchi, Chiharu Misaki, Noboru Katayama, Kiyoshi Dowaki, Mitsuo Kameyama
    • 学会等名
      2019 Fuel Cell Seminar & Energy Exposition
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exergy and EnvironmentalAnalysis of a Bio-Hydrogen Supply Chain Using Data Envelope Analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Hara, Daisuke; Misaki, Chiharu; Sugihara, Hiromu; Kako, Seiya; Katayama, Noboru; Dowaki, Kiyoshi
    • 学会等名
      EcoDesign 2019 International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An environmental analysis of Bio-H2 production introducing the 2-step PSA and waste heat recovery2019

    • 著者名/発表者名
      Haruka Nakayama, Mitsuo Kameyama, Yin Long, Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A system analysis of the integrated gasification SOFC system using bio-syngas2019

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Sugihara, Mitsuo Kameyama, Yin Long, Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Discussion of environmental performance on a natural soil sorbent for Bio-H2 purification2019

    • 著者名/発表者名
      Seiya Kako, Masaya Suzuki, Mitsuo Kameyama, Yin Long, Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      7th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 水素吸蔵合金を用いたバイオ水素エネルギー密度の評価2019

    • 著者名/発表者名
      山手駿,三崎千春,原大介,龍吟,堂脇清志
    • 学会等名
      第15回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 家庭における下水汚泥からの水素精製までのシステムの設計及び提案2019

    • 著者名/発表者名
      加古晴也,徐維那,堂脇清志,亀山光男
    • 学会等名
      第14回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] バイオ水素精製における低温脱塩剤を考慮した環境影響評価2019

    • 著者名/発表者名
      猿谷豪都志,徐維那,堂脇清志,亀山光男,鈴木正哉
    • 学会等名
      第14回バイオマス科学会議
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Exergy Analysis of Hydrogen Production Process in Consideration of LCA2018

    • 著者名/発表者名
      Eiki TAKEMURA, Mitsuo KAMEYAMA, Hisashi KAMIUCHI, Yuna SEO, Kiyoshi DOWAKI
    • 学会等名
      6th Asian Conference on Biomass Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance tests of HCl removal at low temperature in use of mixed adsorbents(CaCO3/HAS-Clay or CaCO3/Clay)2018

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Saruya, Yuna Seo, Mitsuo Kameyama, Masaya Suzuki, Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The 7th Joint Conference on Renewable Energy and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Removal of impurities contained in syngas derived from biomass2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Kondo, Yuna Seo, Mitsuo Kameyama, Masaya Suzuki, Kiyoshi Dowaki
    • 学会等名
      The 7th Joint Conference on Renewable Energy and Nanotechnology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] EcoDesign and Sustainability II (Chapter 35)2020

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Hara, Chiharu Misaki, Hiromu Sugihara, Seiya Kako, Noboru Katayama, and Kiyoshi Dowaki
    • 総ページ数
      16
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9789811567759
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] バイオマスガス化による水素(バイオ水素)製造・精製技術の開発・評価

    • URL

      https://www.rs.noda.tus.ac.jp/dowaki/research/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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