| 研究課題/領域番号 |
21H03631
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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64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
児玉 昭雄 金沢大学, 新学術創成研究機構, 教授 (30274690)
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| 研究分担者 |
汲田 幹夫 金沢大学, フロンティア工学系, 教授 (60262557)
大坂 侑吾 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (70586297)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
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| キーワード | 吸着 / 二酸化炭素 / 廃熱利用 / 水蒸気 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
吸着材の直接熱伝導加熱を可能とする内部熱交換型温度スイング吸着操作を確立し，加熱空気再生型のTSA操作では成し得なかった低温度再生による強吸着質CO2の高濃縮回収を実現する。また，吸着材層の熱応答性向上により，吸脱着サイクル時間の短縮，すなわち装置の小型化を推進し，小規模CO2排出源への適用も容易とする。この目的達成のため，１．内部熱交換型吸着塔内で生じる熱と物質の同時移動現象の可視化およびCO2と共存水蒸気の競合吸着現象の解明，２．吸着材充填層の伝熱性向上と最適な吸着材特性の検討を通じた内部熱交換型吸着塔の最適化，３．プロセス設計・操作指針の基盤構築に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
二酸化炭素排出量CO2削減への貢献を目的として，100℃以下の低温廃熱で駆動可能な内部加熱冷却型温度スイング吸着プロセスの開発に取り組んだ。吸着材層の熱応答性向上のため，吸着材の熱交換器への直接塗布を行い，吸着材充填型を上回るCO2濃縮回収性能を得た。
吸着材充填型吸着塔を用いた2段吸着プロセスを提案，回収されるCO2の濃度は95％に到達した。
疎水性吸着材である分子ふるい炭素CMSは，CO2選択性と吸着容量はゼオライトに劣るものの相対湿度70%程度の湿潤ガスに対して分離濃縮性能はほとんど変わらない。2段吸着等との組合せによりCMSはゼオライトに代わる湿潤対応CO2吸着材になり得ることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，内部熱交換型吸着塔の高度化によって，排出二酸化炭素の効率的な濃縮回収技術を提供するものであり，カーボンニュートラルへの実現ひいては地球温暖化の抑制への貢献を第一義とする。研究成果は温度スイング吸着TSAの吸着速度差分離型への展開も後押しする。これによりTSAが適用できる分離対象が拡大し，低温廃熱利用もさらに促進される。さらに，内部熱交換型吸着塔では吸着材の温度制御が可能であり，温度によって吸着材特性が大きく変わる新規吸着材活用の学術的基盤の創造にもつながる。
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