| 研究課題/領域番号 |
21H03661
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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64050:循環型社会システム関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
日比野 高士 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (10238321)
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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 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2022年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 都市固体廃棄物 / 燃料電池 / 高効率発電 / 電極触媒 / バイオマス / 発電 / 都市ゴミ / エネルギー回収 / 再資源化 / エネルギー / 触媒 / 脱炭素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
都市固形廃棄物（MSW）は現在、再使用・リサイクル、生物学的処理、熱処理および埋立によって管理されている。本研究では、MSWを燃料に使用した高効率なwaste-to-energy発電を目指して、新たにダイレクトMSW燃料電池を提案する。原理的には、MSWが電解質からの酸化物イオンによって酸化と改質反応を繰り返し、持続的且つ効率的に発電が継続され、燃料が処理される。これを実現するためには、固体燃料に対して触媒活性、電極構造、イオン伝導が協奏的に作用する必要がある。このような技術が確立すれば、従来法よりも高い発電効率が実現され、廃棄物、エネルギーさらには温暖化問題の解決に貢献し、持続可能な循環型社会の実現に寄与できる。
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| 研究成果の概要 |
本報告では、バイオマス、樹脂、プラスチック、食品廃棄物を800℃の温度で直接燃料として使用する廃棄物燃料電池について述べる。Fe2O3アノードは、調査した遷移金属酸化物の中で、アノード反応に対して最高の触媒効果を示した。Fe2O3は、開放電圧で固体燃料によってFeOに還元され、その後、アノード分極によって徐々に最初の酸化状態に再酸化された。セルの性能は、固体燃料の量と種類に依存した。この燃料電池の2つの特徴は、固体燃料の有機成分が電池の放電によってほぼ完全に消費されることと、固体燃料をバッチ式と自由落下式の両方で供給できることである。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
都市廃棄物を固体酸化物形燃料電池（SOFC）の燃料として直接利用する場合には、全ての有機成分（ガス、液体、固体成分）が電気へ変換されると期待できる。これとは対照的な技術が従来型ガス化発電システムである。ガス化発電ではタールやコークスまでガス化するには、1,000°C以上の高温作動が要求される。このため、熱源に回す燃料使用量が多くなるとともに、空気中の酸素を改質剤に使用することになり、余分な窒素によって燃料ガスが希釈される。従って、MSW燃料電池は、これらの問題を排除できる代替、いやそれ以上の技術として位置づけされる。
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