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ソーラー試験による太陽集熱水分解水素製造システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26249151
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 エネルギー学
研究機関新潟大学

研究代表者

児玉 竜也  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60272811)

研究分担者 金子 宏  宮崎大学, 工学教育研究部, 教授 (90323774)
松原 幸治  新潟大学, 自然科学系, 教授 (20283004)
清水 忠明  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10211286)
連携研究者 郷右近 展之  新潟大学, 研究推進機構, 准教授 (20361793)
Cho Hyun Seok  新潟大学, 研究推進機構, 助教 (70773919)
Bellan Selvan  新潟大学, 研究推進機構, 助教 (50785293)
研究協力者 松葉 正  三鷹光器(株), 太陽熱利用部, 主任
横田 昌久  旭化成ケミカルズ(株), 社長付シニアアドバイザー
吉田 一雄  (一財)エネルギー総合工学研究所, プロジェクト試験部, 参事
Kang Yong-Heack  韓国エネルギー技術研究院(KIER), 新・再生エネルギー部, 部長
Hinkley Jeames  豪州国研CSIRO, 太陽熱利用部, 主任研究員
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
40,560千円 (直接経費: 31,200千円、間接経費: 9,360千円)
2016年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
2015年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワード太陽熱 / 水素製造 / 水分解 / 反応システム / 反応性セラミック / 触媒 / 再生可能エネルギー / エネルギー転換 / 水素 / 反応器 / 熱化学プロセス / 太陽集光 / 触媒・化学プロセス / 反応工学
研究成果の概要

世界のサンベルト地域で太陽集熱によって水を分解して水素を製造する反応システムのプロトタイプの開発を目指し,金属酸化物(反応性セラミック)を媒体とする2段階水熱分解サイクルを用いた2つのタイプのソーラー反応器(円錐型発泡体デバイス式および粒子流動層式)の開発を行った.これらソーラー水熱分解反応器の原理で水素製造が可能であることを,30~40kWth反応器のソーラー試験で立証した.両反応器の実用化の設計概念を検討した結果,流動層式反応器は1サイクル当たりの水素製造能が大きいことかMWth級システムでの実用化に,発泡体式反応器は500kWth程度の小型システムでの実用化に適していることが見出された。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 2件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 図書 (3件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] 韓国エネルギー技術研究院(KIER)(韓国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] 韓国国立エネルギー研究所(KIER)(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor Tests with Quartz Sand Particles Using a 100-kWth Beam-Down Solar Concentrating System at Miyazaki2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, H. Kaneko, K. Senuma, S. Itoh, S. Yokota
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development and expericental study for hydrogen production from the thermochemical two-step water splittng cycles with a CeO2 coated new foam device design using solar furnace system2017

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, T. Kodama, N. Gokon, J. K. Kim, S. N. Lee, Y. H. Kang
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor with a Beam-Down Solar Concentrating Optics: 30-kWth Performance Test Using a Big Sun-Simulator2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, T. Etori, A. Takeuchi, S. Yokota, S. Ito
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1734

    • DOI

      10.1063/1.4949206

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flowability control of bed materials in a fluidized bed reactor for solar thermochemical process2015

    • 著者名/発表者名
      T. Etori, N. Gokon, A. Takeuchi, T. Miki, M. Yokota, T. Kodama
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 69 ページ: 1741-1749

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.143

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of flux distribution on the foam absorber with solar reactor for thermo-chemical two-step water splitting H2 production cycle by the 45 kWth KIER solar furnace2015

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H. Kang, J. K. Kim
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 69 ページ: 790-801

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.088

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Numerical modeling of a two-tower type fluidized receiver for high temperature solar concentration by a beam-down reflector system2015

    • 著者名/発表者名
      K. Matsubara, H. Sakai, Y. Kazuma, A. Sakurai, T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Yoshida
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 69 ページ: 487-496

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.057

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Internally-circulating fludized bed reactor using thermal storage material for solar coal coke gasification2015

    • 著者名/発表者名
      T. Abe, N. Gokon, T. Izawa, T. Kodama
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 69 ページ: 1722-1730

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermochemical reactivity of 5-10mol Fe, Co, Ni, Mn-doped cerium oxides in two-step water-splitting cycle for solar hydrogen production2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Gokon, Tohinori Suta, Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Thermochemica Acta

      巻: 617 ページ: 179-190

    • DOI

      10.1016/j.tca.2015.08.036

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oxygen and hydrogen productivities and repeatable reactivity of 30-mol%-Fe, Co, Ni, Mn-doped CeO2-delta for thermochemical two-step water-splitting cycle2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Gokon, Toshinori Suda, Tatsuya Kodama
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 90 ページ: 1280-1289

    • DOI

      10.1016/j.energy.2015.06.085

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation of flux distributions on the foam absorber with solar reactor for thermo-chemical two-step water splitting H2 production cycle by the 45kWth KIER solar furnace2015

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H. Kang, J. K. Kim
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: -

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Improved operation of solar reactor for two-step water-splitting H2 production by ceria-coated ceramic foam device2015

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H .Kang, H. J. Lee
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 40 ページ: 114-124

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Steam gasification of coal cokes by internally circulating fluidized bed reactor by concentrated Xe-light radiation for solar syn-gas production2015

    • 著者名/発表者名
      N. Gokon, T. Izawa, T. Kodama
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 79 ページ: 264-272

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Steam reforming of methane by double-walled reformer tubes containing high-tempereture thermal storage Na2CO3/MgO composites for solar fuel production2014

    • 著者名/発表者名
      N. Gokon, S. Nakamura, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 雑誌名

      Energy

      巻: 68 ページ: 773-782

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Steam gasification of coal cokes in an internally circulating fluidized bed of thermal storage material for solar thermochemical processes2014

    • 著者名/発表者名
      N. Gokon, T. Izawa, T. Abe, T. Kodama
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 39 ページ: 11082-11093

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Solar Receiver/Reactor of Fluidized Bed with Miyazaki Beam-down Solar Concentrating System2017

    • 著者名/発表者名
      K. Senuma, N. Gokon, H. S. Cho, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermochemical Two-step Water-splitting Using Perovskite Oxide for Solar Hydrogen Production2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugiyama, N. Gokon, H. S. Cho, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Coference on Themral Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of reaction temperature of cerium oxide in two-step carbon dioxide splitting cycles2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamada, I. Tsuruma, H. S. Cho, N. Gokon, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] NUMERICAL SIMULATION OF VOLUMETRIC AIR RECEIVER FOR BEAM DOWN REFLECTOR2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakakura, K. Matsubara, S, Kawagoe, S. Bellan, H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor Tests with Quartz Sand Particles Using a 100-kWth Beam-Down Solar Concentrating System at Miyazaki2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, H. Kaneko, K. Senuma, S. Itoh, S. Yokota
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2016
    • 発表場所
      Abu Dhabi, United Arab Emirates
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and expericental study for hydrogen production from the thermochemical two-step water splittng cycles with a CeO2 coated new foam device design using solar furnace system2016

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, T. Kodama, N. Gokon, J. K. Kim, S. N. Lee, Y. H. Kang
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2016
    • 発表場所
      Abu Dhabi, United Arab Emirates
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LaSrAlMnO3-deltaの二段階水熱分解サイクルにおける反応性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      杉山雄太,旗町剛,郷右近展之,児玉竜也
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 宮崎ビームダウン太陽集光システムによる石英窓型粒子流動層式ソーラーレシーバ/反応器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      瀬沼和也,横田伸乃資,伊藤澄江,曹賢石,旗町剛,郷右近展之,児玉竜也,金子宏
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High Temperature Thermochemical Hydrogen Production Using a Solar Concentrating System2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama
    • 学会等名
      ISES Solar World Congress 2015
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Comparison of hydrogen productivity from ceria coated foam devices with different experimental conditions via two-step thermochemical water splitting cycle2015

    • 著者名/発表者名
      Hyun Seok Cho, Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon
    • 学会等名
      ISES Solar World Congress
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cold Model Experiments of a Window Fluidized Bed Reactor Using Quartz Sand for Solar Gasification of Coke2015

    • 著者名/発表者名
      T. Tanabe, N. Gokon, T. Abe, H. S. Cho, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      ISES Solar World Congress
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Redox and Fluidization Performances of Co3O4/CoO for Solar Thermochemical Energy Storage2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yokota, N. Gokon, H. S. Cho, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      ISES Solar World Congress
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2015-11-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Particles fluidized bed receiver/reactor with a beam-down solar concentrating optics: 30-kWth performence test using a big sun-simulator2015

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Koji Matsubara, Tetsuro Etori, Akane Takeuchi, Shinnosuke Yokota, Sumie Ito
    • 学会等名
      SolarPACES Conference 2015
    • 発表場所
      Cape Town, South Africa
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cold Test with Benchtop Set-up for Fludized Bed Reactor Using Quartz Sand to Simulte Gasification of Coal Cokes by Concentrated Solar Radiation2015

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Gokon, Tomoaki Tanabe, Tadaaki Shimnizu, Tatsuya Kodama
    • 学会等名
      SolarPACES Conference 2015
    • 発表場所
      Cape Twon, South Africa
    • 年月日
      2015-10-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二段階水熱分解サイクルにおける金属酸化物の高活性化2015

    • 著者名/発表者名
      須田俊紀,籏町剛,郷右近展之,児玉竜也
    • 学会等名
      第24回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      札幌,北海道
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 45kWthKIER太陽炉による水熱分解サイクル(2)円錐型2015

    • 著者名/発表者名
      土田里志,Hyun-Seok Cho,郷右近展之,児玉竜也,
    • 学会等名
      第24回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      札幌,北海道
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Fluidized bed reactor for solar thermochemical two-step water-splitting cycle2014

    • 著者名/発表者名
      A. Takauchi, T. Etori, S. Yokota, S. Ito, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • 発表場所
      Yeosu, Korea
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of metal-doped ceria aimed at lower temperature of thermochemical reduction step of thermochemical two-step water-splitting cycle for solar hydrogen production2014

    • 著者名/発表者名
      T. Suda, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • 発表場所
      Yeosu, Korea
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Solar thermochemical two-step water-splitting using CeO2 coated foam device for hydrogen production2014

    • 著者名/発表者名
      S. Tsuchida, H. S. Cho, S. Kawakami, T. Myojin, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • 発表場所
      Yeosu, Korea
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Solar thermo-chemistry for converting concentating solar heat to fuels2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama
    • 学会等名
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy
    • 発表場所
      Yeosu, Korea
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Flowability control of bed materials in a fluidized bed reactor for solar thermochemical process2014

    • 著者名/発表者名
      T. Etori, N. Gokon, A. Takeuchi, T. Miki, T. Kodama
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2014
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CPC performences with a novel 100-kW beam-down solar concentrating system at Miyazaki for demonstration of thermochemical water-splitting reactor2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, K. Matsubara, K. Yoshida, S. Koikari, H. Kaneko, K. Nakamura
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2014
    • 発表場所
      Beijing, Chaina
    • 年月日
      2014-09-16 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Simulation of flux distributions on the device and flows of the solar reactor interior for thermo-chemical two-step water spllitting H2 production cycle with the 45 kWth KIER solar furnace system2014

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H. Kang
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2014
    • 発表場所
      Beijing, Chaina
    • 年月日
      2014-09-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development and Scale up of Solar Fuel Production by Two-Step Water Splitting Cycle using Cerea Coated Ceramic Foam Device2014

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, J. K. Kim, Y. H. Kang
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Performance tests of a new beam-down solar concentrating system at Miyazaki for demonstration of thermo-chemical reactors2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, K. Matsubara, K. Yoshida, S. Koikari, Y. Nagase, K. Nakamura
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of solar fluidized bed reactor for hydrogen production via thermochemical two-step water splitting2014

    • 著者名/発表者名
      N. Watanabe, S. Tokunaga, K. Omori, T. Hatamachi, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2014-07-27 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 再生可能エネルギーによる水素製造2016

    • 著者名/発表者名
      児玉竜也,他40名
    • 総ページ数
      194
    • 出版者
      S&T出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 水素利用技術集成 Vol.42014

    • 著者名/発表者名
      岡野一清,井関孝弥,阿部竜,児玉竜也, 他
    • 総ページ数
      332
    • 出版者
      株式会社 エネ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 水素エネルギーの開発と応用2014

    • 著者名/発表者名
      幾島賢治,幾島貞一,児玉竜也, 他
    • 総ページ数
      218
    • 出版者
      株式会社シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 自然科学系の児玉竜也教授らが開発した「水熱分解水素製造装置」を利用した実証試験が行われます

    • URL

      http://www.niigata-u.ac.jp/top/pickup/240928_01.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 集光太陽光の受熱装置、反応装置及び加熱装置2015

    • 発明者名
      児玉竜也、松原幸治、郷右近展之
    • 権利者名
      児玉竜也、松原幸治、郷右近展之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2015-04-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 集光太陽光の受熱装置、反応装置及び加熱装置2014

    • 発明者名
      児玉竜也,松原幸治,郷右近展之
    • 権利者名
      児玉竜也,松原幸治,郷右近展之
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-099859
    • 出願年月日
      2014-05-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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