草本・木質バイオマスからの水素製造と液体燃料化技術の構築

• 研究課題/領域番号: 22560213
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 舞鶴工業高等専門学校
• 研究代表者: 奥村 幸彦 舞鶴工業高等専門学校, 電子制御工学科, 教授 (80262971)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 再生可能エネルギー / バイオマス / ガス化反応速度 / 石炭とのハイブリッドガス化 / 環境負荷低減 / 熱分解 / 水素製造 / 副生成物 / 触媒 / バイオマスガス化 / 高圧下での反応速度

研究概要

バイオマスの熱分解速度はチャーのガス化速度よりもはるかに速いために，燃料化する総括転換速度は還元ゾーンでのチャーのガス化反応速度により律速される．このためチャー反応の迅速化を図る必要がある．本研究では触媒担持を行い，チャー反応の低温・迅速化を目指す．以下に主たる結果をまとめる．
(1)チャーに直接カリウム担持を行った場合，木質バイオマス（米松）では少量の担持率（2.1wt%）によりガス化速度が約4-5倍に増加する．(2)木質バイオマスだけでなく草本バイオマスにおいても，カリウムの触媒効果は観測される．カリウムをチャーに直接担持することで飛躍的に低温でのガス化反応速度を向上できる．

研究成果

• [雑誌論文] 触媒直接担持法によるバイオマスチャーの低温迅速ガス化日本機械学会論文集 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,花岡寿明,坂西欣也
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: Vol.79 ページ: 2798-2809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pyrolysis Products and Yields from Brown to Anthracite Coals under elevated pressure conditions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Ken OKAZAKI
  • 雑誌名: Proceedings of International Symposium on EcoTopia Science 巻: (ISBN : 978- 4-9907499-0-3)
• [雑誌論文] バイオマス低温燃焼におけるN_2O生成特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,渡部弘達,岡崎健
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: Vol.79 ページ: 465-475
  • 査読あり
• [雑誌論文] 触媒直接担持法によるバイオマスチャーの低温迅速ガス化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦、花岡 寿明、坂西 欣也
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ｂ編 巻: 79 号: 808 ページ: 2798-2809
  • DOI: 10.1299/kikaib.79.2798
  • NAID: 130003386388
  • ISSN: 0387-5016, 1884-8346
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオマス低温燃焼におけるN₂O生成特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ｂ編 巻: 79 号: 799 ページ: 465-476
  • DOI: 10.1299/kikaib.79.465
  • NAID: 130003374772
  • ISSN: 0387-5016, 1884-8346
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of N_2/CO_2/O_2 content and pressure on characteristics and CO_2 gasification behavior of biomass-derived char (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Hanaoka, Kinya Sakanishi, Yukihiko Okumura
  • 雑誌名: Fuel Processing Technology 巻: Vol.104 ページ: 287-294
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of N2/CO2/O2 content and pressure on characteristics and CO2 gasification behavior of biomass-derived char (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiaki Hanaoka
  • 雑誌名: Fuel Processing Technology 巻: 104 ページ: 287-294
  • DOI: 10.1016/j.fuproc.2012.05.024
  • 査読あり
• [雑誌論文] 純酸素・二酸化炭素下の微粉炭燃焼におけるフュエルNO_x生成に及ぼすO_2/CO_2比の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, Jingwei ZHANG, Eric G. EDDINGS, Jost O.L. WEND
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: Vol.77 ページ: 1397-1409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study on the N_2O formation under low temperature condition in pulverized biomass combustion (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Hirotatsu WATANABE, Ken OKAZAKI
  • 雑誌名: Journal of Thermal Science and Engineering 巻: Vol.7 ページ: 75-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオマスにおける熱分解・ガス化反応のモデリング(解説) (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: Vol.90 ページ: 122-131
• [雑誌論文] Effect of pyrolysis temperature and pyrolysis pressure on gasification rate of woody biomass-derived char (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Toshiaki Hanaoka, Kinya Sakanishi
  • 雑誌名: Proceedings of Second International Symposium on Gasification and Its Application 巻: B24, No54(CD-ROM Paper)
  • NAID: 10029257026
• [雑誌論文] Effects of heterogeneous reaction and slow/rapid volatilization process on N_2O formation during the combustion of pulverized biomass (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Hirotatsu Watanabe, Ken Okazaki
  • 雑誌名: Proceedings of the ASME/JSME 2011 8th Thermal Engineering Joint Conference 巻: AJTEC2011-44436
• [雑誌論文] 純酸素・二酸化炭素下の微粉炭燃焼におけるフュエルNOx生成に及ぼすO2/CO2比の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, Jingwei ZHANG, Eric G.EDDINGS, Jost O.L.WENDT
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ｂ編 巻: 77 号: 778 ページ: 1397-1409
  • DOI: 10.1299/kikaib.77.1397
  • NAID: 130000873902
  • ISSN: 0387-5016, 1884-8346
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of O_2/CO_2 ratio on fuel-NOx formation in oxy-coal combustion (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G. Eddings, Jost O.L. Wendt
  • 雑誌名: Journal of Environment and Engineering 巻: Vol.5 ページ: 417-430
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of O_2/CO_2 ratio on fuel-NOx formation in oxy-coal combustion (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G. Eddings, Jost O.L. Wendt
  • 雑誌名: Proceedings of the 8th Asia-Pacific Conference on Combustion, Contributed Papers–III 巻: 72 ページ: 436-443
• [雑誌論文] 元素比による石炭の熱分解収率および熱分解生成物の予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,岡崎健
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: Vol.89 ページ: 364-72
  • NAID: 130004741168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of O_2/CO_2 ratio on fuel-NO_x formation in oxy-coal combustion (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G.Eddings, Jost O.L.Wendt
  • 雑誌名: Journal of Environment and Engineering 巻: 5 ページ: 417-430
  • NAID: 110008067359
  • 査読あり
• [雑誌論文] 元素比による石炭の熱分解収率および熱分解生成物の予測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, 岡崎健
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: 89 ページ: 364-372
  • NAID: 130004741168
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of O_2/CO_2 ratio on fuel-NO_x formation in oxy-coal combustion (2010)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G Eddings, Jost O.L.Wendt
  • 雑誌名: Proceedings of the 8th Asia-Pacific Conference on Combustion 巻: Contributed Papers-III,72 ページ: 436-443
  • NAID: 110008067359
  • 査読あり
• [学会発表] 直接K担持法によるバイオマスの低温・迅速ガス化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,花岡寿明,坂西欣也
  • 学会等名: 化学工学会第78年会研究発表講演要旨集[化学工学会主催
  • 発表場所: 大阪大学(豊中市)(B102)
  • 年月日: 2013-03-17
• [学会発表] 石炭燃焼における一次熱分解生成物に及ぼす昇温速度の影響-高精度熱分解モデルの構築に向けて- (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 学会等名: 第51回燃焼シンポジウム[日本燃焼学会]
  • 発表場所: 大田区産業プラザ(東京都)
• [学会発表] 石炭の一次熱分解タール成分に及ぼす昇温速度の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 学会等名: 第50回石炭科学会議[日本エネルギー学会]
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
• [学会発表] バイオマスチャーの水蒸気およびCO_2ガス化反応性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 学会等名: 第22回日本エネルギー学会大会[日本エネルギー学会]
  • 発表場所: 工学院大学(東京都)
• [学会発表] Effect of Cellulose, Hemi-cellulose and Lignin Compositions in Woody and Grass Biomass on Pyrolysis Process and Gas Yield (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Takuya OKADA, Ken OKAZAKI
  • 学会等名: The 9th Asia Pacific Conference on Sustainable Energy & Environmental Technologies
  • 発表場所: Narita Airport, JAPAN
• [学会発表] Simple Estimation of Pyrolysis Products and Yields by Using Elemental Composition (2013)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Ken OKAZAKI
  • 学会等名: The 9th Asia Pacific Conference on Sustainable Energy & Environmental Technologies
  • 発表場所: Narita Airport, JAPAN
• [学会発表] バイオマスチャーの水蒸気およびCO2ガス化反応性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 日本エネルギー学会，第22回日本エネルギー学会大会
  • 発表場所: 東京都、工学院大学
• [学会発表] 石炭の一次熱分解タール成分に及ぼす昇温速度の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 日本エネルギー学会，第50回石炭科学会議
  • 発表場所: 福岡市，九州大学
• [学会発表] 石炭燃焼における一次熱分解生成物に及ぼす昇温速度の影響 - 高精度熱分解モデルの構築に向けて - (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 日本燃焼学会，第51回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 東京都，大田区産業プラザPio
• [学会発表] 直接K担持法によるバイオマスの低温・迅速ガス化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 化学工学会第78年会研究発表講演要旨集(化学工学会主催)
  • 発表場所: 大阪大学（豊中市）
• [学会発表] バイオマスチャーのガス化反応性に及ぼす水蒸気およびCO2ガス種の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム講演論文集（日本燃焼学会主催）
  • 発表場所: 愛知県産業労働センターウインクあいち
• [学会発表] バイオマスチャーのガス化反応性に及ぼす水蒸気およびCO_2ガス種の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 学会等名: 第50回燃焼シンポジウム講演論文集[日本燃焼学会主催
  • 発表場所: 名古屋市(講演番号C112, pp.60-61)
  • 年月日: 2012-12-05
• [学会発表] 木質および草本系バイオマスの熱分解過程およびガス収率に及ぼす構成成分の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,岡田卓哉,岡崎健
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2012講演論文集
  • 発表場所: 熊本大学(熊本市)(日本機械学会主催, No.12-62,pp.475-476)
  • 年月日: 2012-11-18
• [学会発表] 触媒担持によるバイオマスチャーのCO_2ガス化速度向上に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,中村吉成,花岡寿明,中島良枝,坂西欣也
  • 学会等名: 第49回石炭科学会議発表論文集[日本エネルギー学会主催
  • 発表場所: 釧路プリンスホテル(講演番号No.49,pp.94-95)
  • 年月日: 2012-10-25
• [学会発表] 触媒担持による草本バイオマスの低温・迅速ガス化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,中村吉成,花岡寿明,中島良枝,坂西欣也
  • 学会等名: 第21回日本エネルギー学会大会講演要旨集[日本エネルギー学会主催]
  • 発表場所: 工学院大学(東京都)(No.3-2-1, pp.72-73)
  • 年月日: 2012-08-07
• [学会発表] Simple Estimation of Pyrolysis Products and Yields from brown to Anthracite Coals by using Atomic Ratio (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Hirotatsu WATANABE, Ken OKAZAKI
  • 学会等名: The 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Songdo Convensia Center, Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-19
• [学会発表] 石炭の高効率クリーン燃焼技術に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦
  • 学会等名: 第12回北海道エネルギー資源環境研究発表会(日本エネルギー学会北海道支部主催)
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2012-01-31
• [学会発表] CO_2/O_2/N_2雰囲気で作製するバイオマスチャーのCO_2ガス化速度向上に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花岡寿明,横山英幸,坂西欣也,奥村幸彦
  • 学会等名: 第7回バイオマス科学会議[日本エネルギー学会主催]
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2012-01-19
• [学会発表] CO_2/O_2/N_2雰囲気で作製するバイオマスチャーのCO_2ガス化速度向上に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花岡寿明, 横山英幸, 坂西欣也, 奥村幸彦
  • 学会等名: 第7回バイオマス科学会議(日本エネルギー学会主催)
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2012-01-19
• [学会発表] Study on the N_2O formation under low temperature condition in pulverized biomass combustion (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA, Hirotatsu WATANABE, Ken OKAZAKI
  • 学会等名: Proceedings of the 3rd International Forum on Heat Transfer
  • 発表場所: Nagasaki JAPAN(IFHT2012-046)
• [学会発表] Enhancement of Gasification Rate of Grass Biochar under Low-temperature Conditions by Directrly Supported Catalysts (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Toshiaki Hanaoka, Kinya Sakanishi
  • 学会等名: The 62nd Canadian Chemical Engineering Conference Incorporating The 3rd International Symposium on Gasification and its Applications
  • 発表場所: Vancouver, BC, Canada(No.00284)
• [学会発表] Study on the N2O formation under low temperature condition in pulverized biomass combustion (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko OKUMURA
  • 学会等名: Proceedings of the 3rd International Forum on Heat Transfer
  • 発表場所: Nagasaki (Japan)
• [学会発表] Enhancement of Gasification Rate of Grass Biochar under Low-temperature Conditions by Directrly Supported Catalysts (2012)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura
  • 学会等名: The 62nd Canadian Chemical Engineering Conference Incorporating The 3rd International Symposium on Gasification and its Applications
  • 発表場所: Vancouver, BC, (Canada)
• [学会発表] 触媒担持による草本バイオマスの低温・迅速ガス化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 第21回日本エネルギー学会大会講演要旨集(日本エネルギー学会主催)
  • 発表場所: 工学院大学（東京都）
• [学会発表] 木質および草本系バイオマスの熱分解過程およびガス収率に及ぼす構成成分の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 日本機械学会熱工学コンファレンス2012（日本機械学会主催）
  • 発表場所: 熊本大学（熊本市）
• [学会発表] 触媒担持によるバイオマスチャーのCO2ガス化速度向上に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 奥村 幸彦
  • 学会等名: 第49回石炭科学会議発表論文集、（日本エネルギー学会主催）
  • 発表場所: 釧路プリンスホテル
• [学会発表] 石炭の揮発成分および揮発分収率の簡易予測方法-褐炭から半無煙炭まで- (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,渡部弘達,岡崎健
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポジウム講演論文集[日本燃焼学会主催]
  • 発表場所: 慶応義塾大学(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] 石炭の揮発成分および揮発分収率の簡易予測方法-褐炭から半無煙炭まで- (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦、渡部弘達、岡崎健
  • 学会等名: 第49回燃焼シンポジウム講演論文集(日本燃焼学会主催)
  • 発表場所: 慶応義塾大学(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] 微粉炭燃焼におけるN_2O生成に及ぼすSlow Volatileの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,渡部弘達,岡崎健
  • 学会等名: 第48回石炭科学会議発表論文集[日本エネルギー学会主催]
  • 発表場所: 朱鷺メッセ国際会議場(新潟市)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] 微粉炭燃焼におけるN_2O生成に及ぼすSlow Volatileの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦、渡部弘達、岡崎健
  • 学会等名: 第48回石炭科学会議発表論文集(日本エネルギー学会主催)
  • 発表場所: 朱鷺メッセ国際会議場(新潟市)
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] Effect of CO_2 concentration on fuel-NOx formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G. Eddings, Jost O.L. Wendt
  • 学会等名: 2nd Oxyfuel Combustion Conference
  • 発表場所: Yeppoon, Australia
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Effect of CO_2 concentration on fuel-NO_x formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Yukihiko Okumura, Jingwei Zhang, Eric G.Eddings, Jost O.L.Wendt
  • 学会等名: 2^<nd> Oxyfuel Combustion Conference
  • 発表場所: Yeppoon, Australia
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] バイオマスチャーのCO_2ガス化速度に及ぼす熱分解圧力およびCO_2/O_2濃度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花岡寿明,中島良枝,坂西欣也,奥村幸彦,高松憲史
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会大会講演要旨集, [日本エネルギー学会主催]
  • 発表場所: 関西大学(吹田市)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] CO_2ガス化速度に及ぼす熱分解時の酸素濃度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,高松憲史,花岡寿明,坂西欣也
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会大会講演要旨集[日本エネルギー学会主催]
  • 発表場所: 関西大学(吹田市)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] CO_2ガス化速度に及ぼす熱分解時の酸素濃度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦、高松憲史、花岡寿明、坂西欣也
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会大会講演要旨集(日本エネルギー学会主催)
  • 発表場所: 関西大学(吹田市)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] バイオマスチャーのCO_2ガス化速度に及ぼす熱分解圧力およびCO_2/O_2濃度の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花岡寿明、中島良枝、坂西欣也、奥村幸彦、高松憲史
  • 学会等名: 第20回日本エネルギー学会大会講演要旨集(日本エネルギー学会主催)
  • 発表場所: 関西大学(吹田市)
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] バイオマス低温燃焼場におけるN_2O生成に及ぼす揮発分放出速度の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,渡部弘達,岡崎健
  • 学会等名: 第48回燃焼シンポジウム
  • 発表場所: 福岡ガーデンパレス(福岡市)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] 微粉炭燃焼場におけるNO_x生成特性に及ぼすCO_2/O_2比の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, Jingwei Zhang, Eric G. Eddings, Jost O.L. Wendt
  • 学会等名: 第47回石炭科学会議
  • 発表場所: 長良川国際会議場(岐阜市)
  • 年月日: 2010-09-22
• [学会発表] 純酸素・二酸化炭素下微粉炭燃焼場におけるNOx生成特性,化学工学会第42回秋大会 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, Jingwei Zhang, Eric G. Eddings, Jost O.L. Wendt
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都市)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] 純酸素・二酸化炭素下微粉炭燃焼場におけるNO_x生成特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦, Jingwei Zhang, Eric G.Eddings, Jost O.L.Wendt
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋大会
  • 発表場所: 同志社大学(京都市)
  • 年月日: 2010-09-08
• [学会発表] バイオマス低温燃焼における亜酸化窒素の生成特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥村幸彦,岡崎健
  • 学会等名: 第15回日本エネルギー学会大会
  • 発表場所: 工学院大学(東京都)
  • 年月日: 2010-08-03