| 研究課題/領域番号 |
15K00646
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| 研究機関 | 松江工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
福間 眞澄 松江工業高等専門学校, 電気情報工学科, 教授 (70228930)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 木炭 / EDLC / 中山間地域 / 賦活炉 / プロパンガス / 蓄電器 / 間伐材 / アルカリ賦活 |
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| 研究実績の概要 |
試作した木炭EDLCセル（B5版，18cm×26cm厚さ2cm）のエネルギー密度と内部抵抗は，それぞれ2.7Wh/Lと45mΩであった。12VのEDLCは，この木炭EDLCセルを12枚直列接続した（12V用EDLC）。構成した木炭EDLCの蓄容量（静電容量）は，並列接続した30個の12V用EDLCの蓄電容量の和となることが確認できた。構成したEDLCの内部抵抗は並列に接続する12V用EDLC数に従って減少し，13mΩまで減少した。これらの結果から，木炭EDLCを用いて4kWh級のEDLCは実現できることが確認された。しかし，木炭EDLCを用いて大容量の蓄電器を構成するには，収納のための容積とコストからEDLCセルのエネルギー密度の向上が必要と考えられた。この1kWhを超えるEDLCを木炭とKOHを利用し実現することが本研究の目的であり，申請した研究の目標をほぼ達成した。また，このEDLCの構造（KOHもしくはNaOH，活性炭，紙，鉄板を用いた）についての特許（特許6085752）が権利化できた。試作した1kWh級EDLCの特性については，電気学会の論文（IEEJ Trans. F.M. Vol.137,No.3,pp186-187,2017.03）に掲載された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の数値目標は木炭活性炭を10kg/7時間（1日10kg）で製造することを目標としていた。連続炉の開発には，電気ヒーターに替えてプロパンガスバーナーを試行した。申請時には，炉への木炭粉末の連続投入を可能にするためにホッパーとスクリューを利用する方法提案していた。しかし，目的の連続賦活炉は，炉を安価に作成することが極めて難しいことが判明した。そこで，プロパンガスバーナーを利用し，大型のバッチ処理炉（400L容量のキルン炉）にて活性炭50ｋｇ/7時間の炉を実現した。10kg/7時間（1日10kg）の目標を大幅に超えることができた。
研究計画では，１年目，２年目とも連続炉の製作とその評価を行い，３年目は，製作した連続炉を用いて， 間伐材を利用して，1kWhのEDLC蓄電器を試作し，家庭用の蓄電器が安価な木炭EDLCで実現できることを実証することであった。大型のバッチ処理炉ができたため，２年目において，数値目標とした1kWh級のEDLCを実現することに成功した。この木炭EDLCの基本構造（KOHもしくはNaOH，活性炭，紙，鉄板を用いた構造）についての特許（特許6085752，2017.02.10）が権利化できたことは，大きな成果となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は，試作した賦活炉を利用して，間伐材等を利用して，EDLC 蓄電器を試作し，より低コスト化のために，木炭EDLCセルのエネルギー密度を向上させる製造方法について調査を行う。また，当初の研究目標に設定していなかったが，アルカリ賦活に利用したKOH（活性炭安定処理時の水を，賦活廃熱を利用し，濃縮したKOH水溶液）の再利用による木炭EDLCの特性への影響についても調査を行う。
研究の目的は，家庭用の蓄電器が安価な木炭EDLCで実現できることを実証することであるので，太陽光パネルと試作したEDLCを接続し，蓄電システムとしての可能性についても調査する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
効率的な執行を行った結果残額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成29年度に消耗品として使用する。
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