| 研究課題/領域番号 |
19H02653
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
能村 貴宏 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50714523)
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| 研究分担者 |
國貞 雄治 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00591075)
坂口 紀史 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70344489)
秋山 友宏 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50175808)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
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| キーワード | エクセルギー / 酸素 / 蓄熱 / マイクロカプセル / ブラウンミラーライト / 酸素吸蔵材料 / 熱制御 / 酸素吸蔵 / 電子構造 / 第一原理計算 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
深冷分離法に替わる省エネルギー酸素製造プロセスとして、マイクロスケール反応熱循環機構を持つエクセルギー再生型酸素製造デバイスの開発を目指す。具体的には、酸素吸蔵材料と潜熱蓄熱マイクロカプセルがマイクロスケールで近接したデバイスを用いたPSA型の空気分離プロセスを新たに開発する。
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| 研究成果の概要 |
空気から純酸素利用への転換が産業の省エネ・CO2排出削減に必須である。しかし、深冷分離法による酸素製造はエネルギー過剰消費プロセスであり、新たな技術が求められている。そこで本研究では、省エネルギー酸素製造プロセスとして、圧力スウィング吸着法に着目し、マイクロスケール反応熱循環機構を持つ酸素製造デバイスの開発を目的とした。成果として、酸素吸脱蔵時にヒステリシスの無い新たな酸素吸蔵材料の合成に成功した。また、酸素吸蔵材料と潜熱蓄熱材料からなる反応熱制御デバイスを開発し、酸素吸脱蔵時における反応熱制御・循環機能を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で見出した新たな酸素吸蔵材料およびマイクロスケール反応熱循環機構を持つ酸素製造デバイスを用いた圧力スウィング型酸素製造技術を確立することで、従来の深冷分離法と比較して50%以上の消費エネルギーの削減が期待できる。この技術を、Oxy-fuel燃焼用の酸素製造プロセスとして導入することで、低コストでの排ガスからの容易なCO2分離回収が期待できる。また、本研究で開発を目指した潜熱蓄熱を利用した反応熱制御プロセスは、化学反応熱の制御に十分な容量と蓄放熱速度を持つことが明らかとなった。今後、この技術を他の反応プロセスへの展開し、検証することで反応熱制御プロセスの新たな技術基盤となる可能性がある。
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