| 研究課題/領域番号 |
23KJ0033
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
棚橋 慧太 北海道大学, 工学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 空気分離 / 酸素貯蔵材料 / 酸化物 / PSA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では酸素貯蔵材料を用いた省エネ酸素製造プロセス実現を大目標とし、そのプロセス効率を支配する「酸素貯蔵材料の酸素貯蔵・放出性能向上」を目指す。まず代表的な酸素貯蔵材料の酸素貯蔵・放出メカニズムの解明と性能向上のためのアプローチの探索を行い、そのアプローチによる酸素貯蔵・放出特性の熱力学的、速度論的変化を調査する。さらに実際の酸素分離プロセスを想定し、充填層を用いた実験室スケールでの酸素製造試験を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究では酸素貯蔵材料を用いた省エネ酸素製造プロセス実現を大目標とし、そのプロセス効率を支配する酸素貯蔵材料の酸素貯蔵・放出性能向上を目指す。そのために代表的な酸素貯蔵材料の酸素貯蔵・放出メカニズムの解明と、酸素貯蔵材料に対する各種アプローチによる酸素貯蔵・放出特性の熱力学的、速度論的変化を目的とする。さらに、実際の酸素分離プロセスを想定し充填層を用いた実験室スケールでの酸素製造試験を行い、操業条件の最適化やプロセスに基づいた酸素貯蔵材料の改良を行う。
本年度は特にCa2AlMnO5+δ（CAMO）に着目し、その酸素貯蔵・放出反応速度論調査と元素ドープによる酸素貯蔵・放出性能特性の変化について調査した。反応速度調査から、CAMOにて課題である反応速度の遅さを改善する方法の1つとして酸素貯蔵・放出反応平衡温度を上昇させることが示唆された。そこで、酸素貯蔵・放出反応温度の上昇が予想されるドープ元素を第一原理計算にて探索した。続いて、計算によって反応温度上昇が予測された元素をドープしたCAMOを実際に合成し、その酸素貯蔵・放出特性を調査した。結果として、酸素貯蔵反応と放出反応のどちらも平衡温度が上昇し、CAMOよりも高速な酸素貯蔵・放出サイクルを可能とすることが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
本年度は博士論文の執筆があり、本研究課題に関する新規実験等をあまり行うことができなかった。特に、材料の探索を幅広く行うことができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度で得られた結果、および博士論文執筆期間中に得た情報等に基づいて、材料探索や性能改善に関する研究を早急に進める。最終年度中にプロセスの検討まで移行することが目標である。
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