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2018 年度 実績報告書

次世代高温潜熱蓄熱・熱輸送技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15H05567
研究機関北海道大学

研究代表者

能村 貴宏  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50714523)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード省エネルギー / 蓄熱 / セラミックス / エクセルギー / 熱輸送
研究実績の概要

エネルギー利用システム高効率化のためには高温蓄熱・熱輸送システムの導入が不可欠である。しかし、既往の顕熱蓄熱秘術は低蓄熱密度のため、新たな技術基盤の確立が切望されている。そこで本研究では、相変化物質(PCM:Phase Change Material)の固液相変化潜熱を利用して、高密度蓄熱・一定温度熱供給が可能な潜熱蓄熱を基盤とした、高温蓄熱・熱輸送技術の確立を目指す。具体的には「高蓄熱密度・迅速熱応答性・高温潜熱蓄熱熱輸送粒子=PCMマイクロカプセル」の開発を主目的とした。最終年度前年までに、様々な合金系においてPCMマイクロカプセルの開発に成功し、使用温度領域のラインナップを拡大することができた。また、他の材料とPCMマイクロカプセルのコンポジット化により、ペレットやミリサイズの粒子などのバルク材料への展開が可能となった。最終年度はこれらの利用プロセスの検討を目的として、触媒とPCMマイクロカプセルをコンポジット化し、触媒の熱制御プロセスへの応用に向けた基礎検討を実施した。その結果、PCMマイクロカプセルへの触媒担持は、古典的な含浸法や共沈法にて容易に達成することができた。また、作製したNi触媒担持PCMマイクロカプセルはメタネーション反応の発熱反応制御や、エタノールの水蒸気改質プロセスの吸熱反応制御に利用可能であることがわかった。また、Niのような単一組成だけではなく、Ni-ZrO2などの一種以上の物質を同時にPCMマイクロカプセル上へ担持することも可能となった。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Al/Al2O3 core/shell microencapsulated phase change material for high-temperature applications2019

    • 著者名/発表者名
      Nomura Takahiro、Yoolerd Julalak、Sheng Nan、Sakai Hiroki、Hasegawa Yuta、Haga Miki、Akiyama Tomohiro
    • 雑誌名

      Solar Energy Materials and Solar Cells

      巻: 193 ページ: 281~286

    • DOI

      10.1016/j.solmat.2018.12.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Al-25?wt% Si@Al2O3@Cu microcapsules as phase change materials for high temperature thermal energy storage2019

    • 著者名/発表者名
      Sheng Nan、Zhu Chunyu、Sakai Hiroki、Akiyama Tomohiro、Nomura Takahiro
    • 雑誌名

      Solar Energy Materials and Solar Cells

      巻: 191 ページ: 141~147

    • DOI

      10.1016/j.solmat.2018.11.013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of a microencapsulated Al?Si phase change material with high-temperature thermal stability and durability over 3000 cycles2018

    • 著者名/発表者名
      Sheng Nan、Zhu Chunyu、Saito Genki、Hiraki Takehito、Haka Miki、Hasegawa Yuta、Sakai Hiroki、Akiyama Tomohiro、Nomura Takahiro
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 ページ: 18143~18153

    • DOI

      10.1039/C8TA04708A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microencapsulation of eutectic and hyper-eutectic Al-Si alloy as phase change materials for high-temperature thermal energy storage2018

    • 著者名/発表者名
      Nomura Takahiro、Yoolerd Julalak、Sheng Nan、Sakai Hiroki、Hasegawa Yuta、Haga Miki、Saito Genki、Akiyama Tomohiro
    • 雑誌名

      Solar Energy Materials and Solar Cells

      巻: 187 ページ: 255~262

    • DOI

      10.1016/j.solmat.2018.08.001

    • 査読あり
  • [学会発表] 潜熱蓄熱マイクロカプセルを主原料とした蓄熱ペレットの作製2019

    • 著者名/発表者名
      坂井浩紀,芳賀美紀,長谷川裕太,盛楠,秋山友宏,能村貴宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第177回春季講演大会
  • [学会発表] Al2O3をマトリックスとしたAl-Si合金系潜熱蓄熱ペレットの作製2018

    • 著者名/発表者名
      坂井浩紀,芳賀美紀,長谷川裕太,盛楠,秋山友宏,能村貴宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季大会 学生ポスターセッション
  • [学会発表] 高温排熱回収用Al-Cu-Si系潜熱蓄熱マイクロカプセルの開発2018

    • 著者名/発表者名
      長俊介,芳賀美紀,盛楠,秋山友宏,能村貴宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季大会 学生ポスターセッション
  • [学会発表] 鉄鋼排熱を熱源とした化学製品製造のためのNi担持潜熱蓄熱マイクロカプセル2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川裕大,坂井浩紀,芳賀美紀,能村貴宏,秋山友宏,
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季大会 学生ポスターセッション
  • [学会発表] 鉄鋼排熱有効活用に向けた潜熱蓄熱マイクロカプセルの高蓄熱密度化2018

    • 著者名/発表者名
      芳賀美紀,坂井浩紀,長谷川裕太,盛楠,能村貴宏,秋山友宏
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会 第176回秋季講演大会
  • [学会発表] 高温用粒子状潜熱蓄熱コンポジットの蓄熱性能2018

    • 著者名/発表者名
      坂井浩紀, 芳賀美紀, 長谷川裕大, 盛楠, 汪城, 能村貴宏, 秋山友宏
    • 学会等名
      化学工学会 第50回秋季大会
  • [学会発表] Al-Si合金潜熱蓄熱マイクロカプセルのシェル構造制御2018

    • 著者名/発表者名
      芳賀美紀、坂井浩紀、長谷川裕大、盛楠、秋山友宏、能村貴宏
    • 学会等名
      化学工学会 第50回秋季大会
  • [学会発表] Al-Si合金系潜熱蓄熱マイクロカプセル製造における塩基添加の影響2018

    • 著者名/発表者名
      芳賀美紀, 坂井浩紀, 長谷川裕大, 盛楠, 秋山友宏, 能村貴宏
    • 学会等名
      第55回 日本伝熱シンポジウム
  • [学会発表] Granular thermal energy storage composite fabricated from high-temperature metallic phase change material2018

    • 著者名/発表者名
      akai, YutaHiroki S Hasegawa, Miki Haga, Nan Sheng, Tomohiro Akiyama, Takahiro Nomura
    • 学会等名
      SolarPACES 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Ni-supported core-shell type phase change material for solar reforming process2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Hasegawa, Hiroki Sakai, Miki Haga, Nan Sheng, Tomohiro Akiyama, Takahiro Nomura
    • 学会等名
      SolarPACES 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Shell structure control of Al-Si microsphere as phase change material for high-temperature latent heat storage2018

    • 著者名/発表者名
      Miki Haga, Hiroki Sakai, Yuta Hasegawa, Nang Sheng, Takahiro Nomura
    • 学会等名
      SolarPACES 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Encapsulation of metallic phase change materials for advanced high-temperature latent heat storage technology2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nomura, Nan Sheng, Hiroki Sakai, Yuta Hasegawa, Julalak Yoolerd, and Tomohiro Akiyama
    • 学会等名
      Enerstock 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Microencapsulation of high-temperature metallic phase change material with various particle sizes for solar energy applications2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nomura, Hiroki Sakai, Yuta Hasegawa, Miki Haga, Nan Sheng, Tomohiro Akiyama, Takahiro Nomura
    • 学会等名
      SolarPACES 2018
    • 国際学会
  • [備考] エネルギーメディア変換材料分野 秋山・能村研究室

    • URL

      http://www.eng.hokudai.ac.jp/labo/exergy/

  • [備考] すごいね!クールラボラトリー

    • URL

      http://labs.eng.hokudai.ac.jp/office/elo/jp/archives/labo/56541/

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公開日: 2019-12-27  

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