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物質・エネルギー循環の新潮流を生むバイオガス直接供給燃料電池技術体系の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0248
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分64:環境保全対策およびその関連分野
研究機関工学院大学 (2022-2023)
九州大学 (2020-2021)

研究代表者

白鳥 祐介  工学院大学, 先進工学部, 教授 (00420597)

研究分担者 藤崎 貴也  島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 助教 (30846564)
立川 雄也  九州大学, 工学研究院, 准教授 (70587857)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード固体酸化物形燃料電池 / バイオマス廃棄物 / バイオガス / 資源循環 / メコンデルタ
研究開始時の研究の概要

燃料から直接電気エネルギーを取り出す燃料電池は、エンジン発電機の倍以上の高い発電効率を有するにも関わらず、途上国での導入事例はほぼ皆無である。我々は、燃料電池の地球規模の普及に向け、水素インフラを必要としないバイオマス廃棄物を資源としたサイクルを提案し、その核となるバイオガスの直接供給で作動する革新的燃料電池技術体系の確立に向けた国際共同研究を、ベトナム国家大学ホーチミン市校(VNUHCM)・ナノテク研究所(INT)と実施する。

研究成果の概要

途上国農村部の環境負荷の低減に貢献することを目指し、バイオガスの直接供給で作動し、水素インフラを必要としない固体酸化物形燃料電池(SOFC)技術体系の確立に寄与する材料開発に取り組んだ。循環するバイオ資源から脱硫剤を得るプロセスおよびSOFCの燃料極に積層可能な構造体触媒を開発した。前者については、籾殻由来の炭化物に水溶液から揮発したアンモニアを作用させることで実用脱硫剤が得られることを見出し、後者に対しては、花びら形状のセリア-ジルコニア固溶体を得て、これにNiを担持した触媒粒子を無機繊維ネットワークに分散させた紙形状触媒が、バイオガス直接供給時のSOFCの安定性向上に寄与することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

当研究成果は、地域の未利用バイオ資源を有効エネルギーおよび機能性物質として無駄なく使う循環システムの構築に寄与し、環境負荷の低減、地域の持続的発展、課題の解決を牽引できる人材の育成および我が国技術の海外展開につながるものである。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Vietnam National Univ.-Ho Chi Minh City(ベトナム)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Paper-structured catalyst with a dispersion of ceria-based oxide support for improving the performance of an SOFC fed with simulated biogas2024

    • 著者名/発表者名
      P.H. Tu, M. Sakamoto, D.M.T. Dinh, T.C.D. Doan, M.C. Dang, Y. Shiratori
    • 雑誌名

      Fuel Cells

      巻: 24(1) 号: 1 ページ: 56-66

    • DOI

      10.1002/fuce.202300133

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Density functional theory analysis for H<sub>2</sub>S adsorption on pyridinic N- and oxidized N-doped graphenes2022

    • 著者名/発表者名
      Fujisaki Takaya、Ikeda Kei、Staykov Aleksandar Tsekov、Setiawan Hendrik、Shiratori Yusuke
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 12 号: 31 ページ: 19955-19964

    • DOI

      10.1039/d2ra00898j

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of a sustainable nitrogen-doped biochar desulfurizer for solid oxide fuel cell systems2022

    • 著者名/発表者名
      Setiawan Hendrik、Sakamoto Mio、Fujisaki Takaya、Lyth Stephen Matthew、Shiratori Yusuke
    • 雑誌名

      Biomass and Bioenergy

      巻: 167 ページ: 106631-106631

    • DOI

      10.1016/j.biombioe.2022.106631

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on biochar as desulfurizer for SOFC application2021

    • 著者名/発表者名
      H. Setiawan, M. Sakamoto, Y. Shiratori
    • 雑誌名

      Fuel Cells

      巻: 21 (5) 号: 5 ページ: 430-439

    • DOI

      10.1002/fuce.202100025

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of flowerlike ceria-zirconia solid solution for promoting dry reforming of methane2021

    • 著者名/発表者名
      P.H. Tu, M. Sakamoto, K. Sasaki, Y. Shiratori
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: published online 号: 100 ページ: 42171-42184

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2021.09.025

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] N-Doped biochar as H2S adsorbent for the biogas-fueled SOFC2021

    • 著者名/発表者名
      H. Setiawan, M. Sakamoto, T. Fujisaki, Y. Shiratori
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 103 (1) ページ: 1165-1176

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of flowerlike Ce1-xZrxO2-δ-dispersed paper-structured catalyst for direct-biogas SOFC2021

    • 著者名/発表者名
      P.H. Tu, M. Sakamoto, K. Sasaki, Y. Shiratori
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 103 (1) ページ: 1963-1970

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Activities for realizing next-generation shrimp farming with biogas-fueled SOFC and IOT2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiratori, T.H. Phuc, T.C.D. Doan, A. Kurihara, T. Yamakawa, L.Q. Viet, T.S. Nam, K. Shibagaki, M. Sakurai, R. Nakayama, T. Sugawara
    • 学会等名
      8th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Density functional theory analysis of H2S adsorption on nitrogen-doped graphene2023

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisaki, K. Ikeda, A.T. Staykov, H. Setiawan, Y. Shiratori
    • 学会等名
      8th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of novel anode with Ni-loaded flowerlike ceria for solid oxide fuel cell operated with liquor2023

    • 著者名/発表者名
      D.M.T. Dinh, P.H. Tu, Y. Shiratori
    • 学会等名
      8th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nitrogen-doped biochar for efficient removal of H2S from biogas2023

    • 著者名/発表者名
      P.H. Tu, Y. Horii, Y. Honda, Y. Hamasaki, Y. Shiratori
    • 学会等名
      8th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Density functional theory analysis for hydrogen sulfide removers with graphene structure for solid oxide fuel cells2023

    • 著者名/発表者名
      T. Fujisaki, K. Ikeda, A.T. Staykov, H. Setiawan, Y. Shiratori
    • 学会等名
      10th International Congress on Industrial and Applied Mathematics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 密度汎関数法による窒素をドープしたグラフェンへのH2S吸着に関する解析2022

    • 著者名/発表者名
      藤崎 貴也、池田 京、アレクサンダー ステイコフ、ヘンドリック セティアワン、白鳥 祐介
    • 学会等名
      2022年電気化学会 東北支部・東海支部合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] N-Doped biochar as H2S adsorbent for the biogas-fueled SOFC2021

    • 著者名/発表者名
      H. Setiawan, Sakamoto, T. Fujisaki, Y. Shiratori
    • 学会等名
      17th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XVII)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of flowerlike Ce1-xZrxO2-δ-dispersed paper-structured catalyst for direct-biogas SOFC2021

    • 著者名/発表者名
      P.H. Tu, M. Sakamoto, K. Sasaki, Y. Shiratori
    • 学会等名
      17th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XVII)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-10-29   更新日: 2025-11-21  

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