高伝熱性化学蓄熱材料を用いた中温排熱の有効利用

• 研究課題/領域番号: 24360404
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 加藤 之貴 東京工業大学, 原子炉工学研究所, 教授 (20233827)
• 研究分担者: 劉 醇一 千葉大学, 工学研究科, 准教授 (70376937)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 化学蓄熱 / 中温 / 酸化マグネシウム / 伝熱促進 / 反応促進 / 充填層反応 / 中温排熱 / 膨張化グラファイト / 蓄熱 / 排熱利用

研究成果の概要

水酸化マグネシウムと膨張化グラファイトを混合した複合化学蓄熱材料EMの化学蓄熱性能を実証した。基本形状として錠剤型に材料を成形しその蓄熱性能を熱天秤で反応速度、伝熱性能を測定し。得られた蓄熱材料を用いて充填層型反応器にて化学蓄熱実証試験を行った。EMは水酸化マグネシウム単体ペレットに対して反応速度が脱水、水和反応ともに早いことを見出した。単位時間の単位反応器体積あたりの蓄熱量も大きく、EMが従来材料に比べ優れていることが確認された。以上から化学蓄熱実証試験装置の開発にあたり、必要な情報を獲得することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Thermal Conductivity Measurements of Expanded Graphite-Magnesium Hydroxide Composites for Packed Bed Reactors of Chemical Heat Storage/Pump Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Massimiliano Zamengo, Juraj Tomaｓkoviｃ, Junichi Ryu, Yukitaka Kato
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 49 号: 3 ページ: 261-267
  • DOI: 10.1252/jcej.14we292
  • NAID: 130005137814
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Kinetic Characterization of Expanded Graphite, Calcium Chloride, and Magnesium Hydroxide Composite for the Chemical Heat Pump (2015)
  • 著者名/発表者名: S. T. Kim, M. Zamengo, J. Ryu, Y. Kato
  • 雑誌名: Heat Transfer Research 巻: 46 号: 2 ページ: 91-107
  • DOI: 10.1615/heattransres.2014006874
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reaction Performance of Calcium Hydroxide and Expanded Graphite Composites for Chemical Heat Storage Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Kariya, Junicihi Ryu, Yukitaka Kato
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 55 号: 2 ページ: 457-463
  • DOI: 10.2355/isijinternational.55.457
  • NAID: 130004734553
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Waste Heat Recovery from Iron Production by Using Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump as Thermal Energy Storage (2015)
  • 著者名/発表者名: Odtsetseg MYAGMARJAV, Junichi RYU, Yukitaka KATO
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 55 号: 2 ページ: 464-472
  • DOI: 10.2355/isijinternational.55.464
  • NAID: 130004734556
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical Analysis of Chemical Heat Storage Units for Waste Heat Recovery in Steel Making Processes (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Zamengo, J. Ryu, Y. Kato
  • 雑誌名: ＩＳＩＪ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 巻: 55 号: 2 ページ: 473-482
  • DOI: 10.2355/isijinternational.55.473
  • NAID: 130004734555
  • ISSN: 0915-1559, 1347-5460
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dehydration Kinetic Study of a Chemical Heat Storage Material with Lithium Bromide for a Magnesium Oxide/Water Chemical Heat Pump (2015)
  • 著者名/発表者名: O. MYAGMARJAV, J. RYU, Y. KATO
  • 雑誌名: Prog. Nuc. Eng. 巻: 82 ページ: 153-158
  • DOI: 10.1016/j.pnucene.2014.07.026
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Kinetic Analysis of the Effects of Mixing Mole Ratios of LiBr-to-Mg(OH)₂ on Dehydration and Hydration (2014)
  • 著者名/発表者名: Odtsetseg Myagmarjav, Junichi Ryu, Yukitaka Kato
  • 雑誌名: JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN 巻: 47 号: 7 ページ: 595-601
  • DOI: 10.1252/jcej.13we301
  • NAID: 130004056949
  • ISSN: 0021-9592, 1881-1299
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The optimization of mixing ratio of expanded graphite mixed chemical heat storage material for magnesium oxide/water chemical heat pump (2014)
  • 著者名/発表者名: Seon Tae Kim, Junichi Ryu, Yukitaka Kato
  • 雑誌名: Applied Therm. Eng. 巻: 66 号: 1 ページ: 274-281
  • DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2012.07.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochemical performance of magnesium hydroxide - expanded graphite pellets for a packed bed reactor chemical heat pump (2014)
  • 著者名/発表者名: Zamengo M.，Ryu J., Kato Y.
  • 雑誌名: Applied Thermal Engineering 巻: 64 号: 1-2 ページ: 339-347
  • DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.12.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnesium hydroxide - expanded graphite composite pellets for a packed bed reactor chemical heat pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Zamengo M.，Ryu J., Kato Y.
  • 雑誌名: Applied Thermal Engineering 巻: 61 号: 2 ページ: 853-858
  • DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.04.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] The optimized mixing ratio of expanded graphite mixture for packed bed reactor of chemical heat pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Seon Tae KIM, Junichi RYU, Yukitaka KATO
  • 雑誌名: Applied Thermal Engineering 巻: 50 ページ: 485-490
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluation of Heat Output Densities of Lithium Chloride-Modified Magnesium Hydroxide for Thermochemical Energy Storage (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Ishitobi, Naoya Hirao, Junichi Ryu, Yukitaka Kato
  • 雑誌名: Industrial & Engineering Chemistry Research 巻: (掲載確定)(印刷中) 号: 15 ページ: 1639-1644
  • DOI: 10.1021/ie302841y
  • 査読あり
• [学会発表] Development of Chemical Heat Storage Material for a Combined System with Load-following Nuclear Power Plant (2015)
  • 著者名/発表者名: Odtsetseg Myagmarjav and Yukitaka Kato
  • 学会等名: THE 3rd JAPAN-CHINA ACADEMIC SYMPOSIUM ON NUCLEAR FUEL CYCLE (ASNFC 2015)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-12-02
  • 国際学会
• [学会発表] Thermochemical energy storage for waste heat recoveries and utilizations (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Kato
  • 学会等名: World Engineering Conference and Convention (WECC2015)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Compacted block of magnesium hydroxide; expanded graphite for heat storage/output enhancement in thermochemical energy storage systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Massimiliano ZAMENGO, Junichi RYU, Keiko FUJIOKA, Junko MORIKAWA, Yukitaka KATO
  • 学会等名: Sorption Friends’ Meeting
  • 発表場所: Sicily, Italy
  • 年月日: 2015-09-14
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction Performance of Calcium Hydroxide and Vermiculite Composite for Chemical Heat Storage Application (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Kariya, Junichi Ryu, Yukitaka Kato
  • 学会等名: Proc. of The 13th International Conference on Energy Storage (GREENSTOCK 2015)
  • 発表場所: Beijin, China
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会
• [学会発表] Reaction Performance Enhancement of Chemical Heat Storage Material Mixed with Expanded Graphite for CaO/H2O Chemical Heat Pump (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Kariya, Y. Kato
  • 学会等名: Eurotherm Seminar 99
  • 発表場所: Lleida, Spain
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] Investigations on a composite block for a magnesium oxide / water chemical heat pump (2013)
  • 著者名/発表者名: Zamengo Massimiliano, Ryu Junichi, Kato Yukitaka
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2013-03-19
• [学会発表] Chemical heat storage of thermal energy from a nuclear reactor by using a magnesium hydroxide/expanded graphite composite material (2013)
  • 著者名/発表者名: M Zamengo, J Ryu, Y Kato
  • 学会等名: The Fourth International Symposium on Innovative Nuclear Energy Systems (INES-4)
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Volumetric Heat Storage Capacity in a Packed Bed Reactor of a Magnesium Oxide / Water Chemical Heat Pump (2013)
  • 著者名/発表者名: M Zamengo, J Ryu, Y Kato
  • 学会等名: International Symposium on Innovative Materials for Processes in Energy Systems 2013 (IMPRES2013)
  • 発表場所: Fukuoka
• [学会発表] Magnesium hydroxide pellets for the storage of industrial waste heat (2013)
  • 著者名/発表者名: M Zamengo, J Ryu, Y Kato
  • 学会等名: Massive Energy Storage for the Broader Use of Renewable Energy Sources
  • 発表場所: Califronia, USA
• [学会発表] Contribution of thermal energy storage technologies on vehicle’s thermal energy storage (VTES) (2013)
  • 著者名/発表者名: Y Kato
  • 学会等名: Massive Energy Storage for the Broader Use of Renewable Energy Sources
  • 発表場所: Califronia, USA
  • 招待講演
• [学会発表] The effects of density Oil Mg(0H)2 - expanded graphite pellets for a chemical heat pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Zamengo Massimiliano, Kim Seon Tae, Ryu Junichi, Kato Yukitaka
  • 学会等名: 化学工学会第44回秋季大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Magnesium Hydroxide - Expanded Graphite Composite Pellets for a Packed Bed Reactor Chemical Heat Pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Massimiliano Zamengo, Junichi Ryu, Yukitaka Kato,
  • 学会等名: Heat Powered Cycles Conference 2012 (HPC2012)
  • 発表場所: Alkmaar, The Netherlands
  • 年月日: 2012-09-09
• [学会発表] Thermal conductivity enhancement of a packed bed reactor in a magnesium oxide/water chemical heat pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Zamengo Massimiliano.Ryu Junichi, Kato Yukitaka
  • 学会等名: 第49回伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2012-06-01
• [学会発表] Reactivity Enhance of Packed Bed Chemical Material Using Expanded Graphite for Chemical Heat Pump (2012)
  • 著者名/発表者名: Seon Tae KIM, Junichi RYU, Yukitaka KATO
  • 学会等名: 12th International Conference on Energy Storage(Innostock 2012)
  • 発表場所: Lieida, Spain
  • 年月日: 2012-05-16
• [図書] エネルギー科学と地球温暖化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤之貴 分担
  • 総ページ数: 244
  • 出版者: 共立出版
• [産業財産権] 熱出力方法および熱出力システム (2012)
  • 発明者名: 加藤之貴、渡邉寛子、山岸哲
  • 権利者名: 東京ガス(株)、東京工業大学
  • 産業財産権番号: 2012-259171
  • 出願年月日: 2012-11-27
• [産業財産権] 蓄熱方法、蓄熱装置および蓄熱システム (2012)
  • 発明者名: 加藤之貴、渡邉寛子、山岸哲
  • 権利者名: 東京ガス(株)、東京工業大学
  • 産業財産権番号: 2012-259170
  • 出願年月日: 2012-11-27