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低温水分解能を持つ熱-光ハイブリット活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 20656155
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
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, 助教 (20361793)
研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2009年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2008年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
キーワード水分解 / 水素製造 / 太陽集熱 / 熱化学サイクル / 光半導体 / 金属酸化物 / エネルギー転換 / 触媒 / 太陽熱 / 反応器 / 太陽集光 / 光触媒 / 反応性セラミック
研究概要

本研究では,従来の高温太陽集熱をエネルギー源とする二段階水熱分解サイクルの反応媒体である水熱分解性セラミックの熱活性に,光半導体触媒の光活性を添加し,水熱分解サイクル反応を低温化することに挑戦した。初年度の研究により,研究代表者が見出した水熱分解性セラミックのFe_3O_4/ジルコニア担持体(Fe含有立方晶ジルコニア,あるいはFe_3O_4/単斜晶ジルコニア)にNiOをドープした水熱分解性セラミック粉体合成に成功し,さらにスピンコーティング法等の方法を応用して,この粉体を材料とした小型発泡体デバイスを作製することにも成功した。さらに,擬似太陽集光を直接デバイスに照射して2段階水分解反応を行う反応デバイスの活性試験を行い,NiOドーブによりデバイスの反応活性が向上することを確認した。今年度は下記の研究を実施する。今年度は下記の研究成果を得た。
1)作製の成功したFe-Ni含有立方晶ジルコニア発泡体デバイスについて,立方晶ジルコニアに対するNiOドープ量,またFeOドープを変化させ,反応デバイスの反応活性の向上を試みた。反応試験を太陽炉シミュレータで行い,FeO:NiO=2:1のドープ量が反応活性に対して最適なドープ量であることを見出した。
2)NiO同様に熱力学的見地,および光半導体活性の見地からCoOがFe_3O_4/ジルコニア担持体の反応活性を熱-光ハイブリット活性化によって高めると期待されるため,同様の手法でCoOをドープしたFe_3O_4/ジルコニア担持体粉体を合成し,その水熱分解活性を,赤外線イメージ炉を熱源として試験した。反応活性はほぼNiOドーブ型と同様の活性を得ることが出来た。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Thermochemical two-step water splitting cycles by monoclinic ZrO_2-supported NiFe_2O_4 and Fe_3O_4 powders and ceramic foam devices2009

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

      Solar Energy 83

      ページ: 527-537

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Monoclinic Zirconia supported Fe_3O_4 for two-step water-splitting thermochemical cycle at thermal reduction temperatures of 1400-1600℃2009

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

      Int.J.Hydrogen Energy 34

      ページ: 1208-1207

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics of CO_2 reforming of methane by catalytically activated metallic foam absorber for solar receiver-reactors2009

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

      Int.J.Hydrogen Energy 34

      ページ: 1787-1800

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A reactive Fe-YSZ coated foam device for solar two-step water splitting2009

    • 著者名/発表者名
      児玉 竜也
    • 雑誌名

      Journal of Solar Energy Engineering 131(印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Kinetics of C0_2 reforming of methane by catalytically activated metallic foam absorber for solar receiver-reactors2009

    • 著者名/発表者名
      郷右近 展之
    • 雑誌名

      Internationa1 Journal of Hydrogen Energy 34

      ページ: 1787-1800

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Lewis acidity of cation-exchanged montmorillonite K-10 clay as effective heterogeneous catalyst for acetylation of alcohol2008

    • 著者名/発表者名
      清水 研一
    • 雑誌名

      Journal of Molecular Catalysis A : Chemical 284

      ページ: 89-96

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Molten-salt tubular absorber/reformer(MoSTAR)project : Metal-plate-bridged double tube reactor2009

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 学会等名
      ASME 3^<rd> International Conference on Energy Sustainability(ES2009)
    • 発表場所
      ウェスティンサンフランシスコホテル(サンフランシスコ,米国)
    • 年月日
      2009-07-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.eng.niigata-u.ac.jp/department/che/class.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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