吸着式ヒートポンプに適した高性能炭素系水蒸気吸着剤の開発

• 研究課題/領域番号: 24750146
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境関連化学
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 堀河 俊英 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (90380112)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 低環境負荷物質 / 水蒸気吸着 / 含窒素多孔質炭素 / 吸着式ヒートポンプ / 吸着剤 / 窒素ドープ

研究概要

近年、創･蓄･省エネルギー化が求められ、化学プロセスから排出される低位レベルの熱エネルギー回収システムのひとつとして水蒸気吸着式ヒートポンプ(WAHP)が注目されている。そこで本研究ではWAHP運転圧力範囲で急激かつ大きな水蒸気吸着を示す高性能炭素系水蒸気吸着剤の開発に取り組んだ。炭素系吸着剤に対する水蒸気吸着等温線の立ち上がり位置を低相対圧部へシフトさせるために細孔特性を制御した多孔質炭素材料を調製し、また、それらに窒素原子を導入することで、WAHP運転圧力範囲において水蒸気吸着量差は、窒素ドープを行っていない炭素材料に比べて5倍となる高性能炭素系水蒸気吸着剤の開発に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Water as a Potential Molecular Probe for Functional Groups on Carbon Surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Van T. Nguyen, Toshihide Horikawa, D. D. Do and D. Nicholson
  • 雑誌名: Carbon 巻: Vol.67 ページ: 72-78
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.09.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the relative strength of adsorption of gases on carbon surfaces with functional groups: fluid-fluid, fluid-graphite and fluid-functional group interactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Van T. Nguyen, Toshihide Horikawa, D. D. Do, D. Nicholson
  • 雑誌名: Carbon 巻: 61 ページ: 551-557
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.05.036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of nitrogen-doped porous carbon and its water adsorption behavior (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao, Jun'ichi Hayashi, D.D. Do, Masahiro Katoh and Ken-Ichiro Sotowa
  • 雑誌名: Adsorption Science & Technology 巻: Vol.31, No.2+3 号: 2-3 ページ: 135-144
  • DOI: 10.1260/0263-6174.31.2-3.135
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of temperature on water adsorption on controlled microporous and mesoporous carbonaceous solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao and D.D. Do
  • 雑誌名: Carbon 巻: Vol.56 ページ: 183-192
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.01.003
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of surface chemistry and pore structure on the adsorption of polar molecules in carbonaceous solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Takenouchi, Toshihide Horikawa, D. D. Do and Ken-Ichiro Sotowa
  • 学会等名: Chemeca2013, Brisbane Convention & ExhibitionCentre
  • 発表場所: Brisbane, Australia
• [学会発表] グラファイト,ミクロ・メソポーラスカーボンへの水蒸気吸着の温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 六車岳洋, 堀河俊英, 竹ノ内雅典, 外輪健一郎, アルカンタラアビラヘスースラファエル
  • 学会等名: 第7回中四国若手CE合宿
  • 発表場所: ホテル常盤(山口県)
• [学会発表] 活性炭繊維と黒鉛化カーボンブラックへの水蒸気吸着の温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 六車岳洋, 堀河俊英, 竹ノ内雅典, 外輪健一郎, アルカンタラアビラヘスースラファエル
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
• [学会発表] A new approach in the modeling and characterization of porous carbon (2013)
  • 著者名/発表者名: D. D. Do, C. Fan, P. Nguyen, V. Nguyen, Z. Nickmand, Y. Zeng and Toshihide Horikawa
  • 学会等名: The Annual World Conference on Carbon (Carbon2013)
  • 発表場所: Windsor Atlantica Hotel (Rio de Janeiro, Brazil)
• [学会発表] Effects of Temperature on Water Adsorption on ACFs (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Masanori Takenouchi, Takahiro Muguruma, D. D. Do and Ken-Ichiro Sotowa
  • 学会等名: 11th International Conference on the Fundamentals of Adsorption(FOA11)
  • 発表場所: Hyatt Regency Hotel on the Inner Harbor (Baltimore, USA)
• [学会発表] 窒素ドープ炭素吸着剤の調製とその水蒸気吸着挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀河俊英, 坂尾倫幸, 林順一, 加藤雅裕, 外輪健一郎
  • 学会等名: 化学工学会第78年会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪府)
• [学会発表] Effects of surface chemistry and pore structure on the adsorption of polar molecules in carbonaceous solids (2013)
  • 著者名/発表者名: Masanori Takenouchi, Toshihide Horikawa, D. D. Do, Ken-Ichiro Sotowa
  • 学会等名: Chemeca2013
  • 発表場所: Brisbane Convention & Exhibition Centre (Brisbane, Australia)
• [学会発表] A new approach in the modeling and characterization of porous carbon (2013)
  • 著者名/発表者名: D. D. Do, C. Fan, P. Nguyen, V. Nguyen, Z. Nickmand, Y. Zeng, Toshihide Horikawa
  • 学会等名: Carbon2013
  • 発表場所: Windsor Atlantica Hotel (Rio de Janeiro, Brazil)
• [学会発表] Effects of Temperature on Water Adsorption on ACFs (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Masanori Takenouchi, Takahiro Muguruma, D. D. Do, Ken-Ichiro Sotowa
  • 学会等名: FOA11
  • 発表場所: Hyatt Regency Hotel on the Inner Harbor (Baltimore, USA)
• [学会発表] 活性炭繊維と黒鉛化カーボンブラックへの水蒸気吸着の温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 六車 岳洋, 堀河 俊英, 竹ノ内 雅典, 外輪 健一郎, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学 (岡山県)
• [学会発表] グラファイト, ミクロ・メソポーラスカーボンへの水蒸気吸着の温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 六車 岳洋, 堀河 俊英, 竹ノ内 雅典, 外輪 健一郎, アルカンタラ アビラ ヘスース ラファエル
  • 学会等名: 第7回 中四国若手CE合宿
  • 発表場所: ホテル常盤 (山口県)
• [学会発表] 窒素ドープ炭素吸着剤の調製とその水蒸気吸着挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀河 俊英, 他
  • 学会等名: 化学工学会 第78年会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府）
• [学会発表] Effects of Temperature on Water Adsorption on ACFs (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: 11th International Conference on the Fundamentals of Adsorption (FOA11)
  • 発表場所: Hyatt Regency Hotel (Baltimore, USA)
• [学会発表] Preparation of size controllability spherical mesoporous carbon with magnetite nanoparticles (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: The Annual World Conference on Carbon (Carbon2013)
  • 発表場所: Windsor Atlantica Hotel (Rio de Janeiro, Brazil)
• [学会発表] 磁性ナノ粒子複合球状炭化物の製造とその細孔特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川拓磨, 堀河俊英, 外輪健一郎
  • 学会等名: 化学工学会高松大会
  • 発表場所: サンポートホール高松(香川県)
• [学会発表] 細孔構造の異なる多孔質炭素への水蒸気吸着の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹ノ内雅典, 堀河俊英,坂尾倫幸, 外輪健一郎, Do D. D.
  • 学会等名: 化学工学会高松大会
  • 発表場所: サンポートホール高松(香川県)
• [学会発表] Preparation of N-doped porous carbon and its water adsorpiton behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao, Masahiro Katoh, Jun'ichi Hayashi, D. D. Do and Ken-Ichiro Sotowa
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials(ICEAN-2012)
  • 発表場所: Mercure Hotel(Brisbane, Australia)
• [学会発表] Preparation of nitrogen-doped porous carbon using N-source additive and its water adsorption behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao, Masahiro Katoh, Jun'ichi Hayashi and D. D. Do
  • 学会等名: Chemeca2012
  • 発表場所: Museum of New Zealand(Wellington, NZ)
• [学会発表] Temperature dependence of water adsorpon in porous carbons (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao and D. D. Do
  • 学会等名: The Annual World Conference on Carbon(Carbon2012)
  • 発表場所: Auditorium Maximum(Cracow, Poland)
• [学会発表] Effects of Temperature on Water Adsorption in Carbons of Different Porous Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, Noriyuki Sakao and D. D. Do
  • 学会等名: The 6th Pacific Basin Conference on Adsorption Science and Technology(PBAST-6)
  • 発表場所: NTUH International Convention Center(Taipei, Taiwan)
• [学会発表] Preparation of N-doped porous carbon and its water adsorpiton behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: International Conference on Emerging Advanced Nanomaterials (ICEAN-2012)
  • 発表場所: Mercure Hotel (Brisbane, Australia)
• [学会発表] Preparation of nitrogen-doped porous carbon using N-source additive and its water adsorption behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: Chemeca2012
  • 発表場所: Museum of New Zealand Te Papa Tongarewa (Wellington, New Zealand)
• [学会発表] Temperature dependence of water adsorption in porous carbons (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: The Annual World Conference on Carbon (Carbon2012)
  • 発表場所: Auditorium Maximum (Krakow, Poland)
• [学会発表] Effects of Temperature on Water Adsorption in Carbons of Different Porous Structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshihide Horikawa, et al.
  • 学会等名: The 6th Pacific Basin Conference on Adsorption Science and Technology (PBAST-6)
  • 発表場所: NTUH International Convention Center (Taipei, Taiwan)
• [学会発表] 磁性ナノ粒子複合球状炭化物の製造とその細孔特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 拓磨, 他
  • 学会等名: 化学工学会 高松大会
  • 発表場所: 高松サンポート（香川県）
• [学会発表] 細孔構造の異なる多孔質炭素への水蒸気吸着の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹ノ内 雅典, 他
  • 学会等名: 化学工学会 高松大会
  • 発表場所: 高松サンポート（香川県）
• [備考]
  • URL: http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/C2/
• [備考] 徳島大学大学院ソシオテクノサイエンス研究部 化学C-2講座HP
  • URL: http://www.chem.tokushima-u.ac.jp/C2/