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炭素循環製鉄用CO2吸収材の形状設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26420159
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関早稲田大学

研究代表者

中垣 隆雄  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30454127)

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
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードリチウムシリケート / 多孔質体 / 円筒形状 / 拡散律速 / CO2分離回収 / 充填層 / 物質移動 / 未反応核モデル / 円筒 / 比表面積 / 化学反応 / 吸収速度 / 拡散抵抗
研究成果の概要

申請の通り,製鉄プロセスにおける高温CO2分離回収技術の適用を目的に,リチウムシリケート(以下LS)粉体の焼成および成形方法の確立し,数値計算にて最適設計された円筒形状ペレットの性能確認試験を実施した.化学反応と多孔質体内物質移動を連成した反応帯形成モデルを構築し,吸収挙動の予測精度を向上させた上で,設計に用いた.設計通りに焼成したペレットは650℃・CO2濃度30%の条件下のTG-DTAで,初期の吸収は10分で終了し,5回目の吸収では78.4%の容量を保った.さらに,熱物質移動を考慮した充填層反応器での吸収挙動を模擬した結果,CO2吸収量および反応熱のピークの推移は実験結果と概ね一致した.

報告書

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

    (8件)

すべて 2017 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Numerical Analysis for CO<sub>2</sub> Absorption and Regeneration Behavior in Porous Solid Sorbent by Modified Unreacted-Core Model2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka, Eiki Tabata, Takao Nakagaki, Mamoru Mizunuma, Yasuko Y. Maruo
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL ENGINEERING OF JAPAN

      巻: 47 号: 7 ページ: 561-568

    • DOI

      10.1252/jcej.13we310

    • NAID

      130004056964

    • ISSN
      0021-9592, 1881-1299
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 溶体モデルによる温度と反応率に対する平衡分圧を考慮したCO2セラミックスの吸収挙動予測2017

    • 著者名/発表者名
      津守 悟,若狭 弘隆,渡邊 佑哉,中垣 隆雄
    • 学会等名
      第54回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2017-05-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 充填効率と拡散抵抗を考慮したCO2吸収セラミックスの形状設計2015

    • 著者名/発表者名
      渡邉 佑哉,太田 憲吾,許 曙宏,中垣 隆雄
    • 学会等名
      日本機械学会2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Temperature and Porosity Change on Numerical Analysis of CO2 Absorption Behavior in Porous Solid Sorbent Using the Unreacted-core Model2014

    • 著者名/発表者名
      Shuhong Xu,Takahiro Tanaka,Takao Nakagaki
    • 学会等名
      The 15th International Heat Transfer Conference
    • 発表場所
      Kyoto International Conference Center
    • 年月日
      2014-08-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 未反応核モデルによる吸収速度に基づくCO2吸収材充填層の吸収挙動の数値解析2014

    • 著者名/発表者名
      許曙宏,田中貴紘,中垣隆雄
    • 学会等名
      第51回伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      アクトシティ浜松・コングレスセンター
    • 年月日
      2014-05-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 早稲田大学 エクセルギー工学研究室

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/takao.nakagaki/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 中垣研ホームページ

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/takao.nakagaki/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 中垣研究室トップページ

    • URL

      http://www.f.waseda.jp/takao.nakagaki/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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