• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

化学エネルギー変換と電気化学反応を組み合わせたバイオマスからの高効率発電

研究課題

研究課題/領域番号 18K04826
研究機関京都大学

研究代表者

蘆田 隆一  京都大学, 工学研究科, 講師 (80402965)

研究分担者 河瀬 元明  京都大学, 工学研究科, 教授 (60231271)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード高効率発電 / バイオマス / 化学エネルギー変換 / 電気化学反応
研究実績の概要

再生可能資源のバイオマスからの発電を、熱機関を利用した従来の発電方法で行うと効率が10~30 %程度と著しく低い。本研究では、バイオマスの化学エネルギーを熱エネルギーではなく適切な別の化学エネルギーに変換することでエクセルギーの損失を抑え、さらにその化学エネルギーを電気エネルギーに変換する新規発電方法を提案している。具体的には、レドックスフロー電池にも用いられるバナジウム化合物をバイオマスにより還元し、還元物を電気化学的に酸化する過程で電力を取り出す。提案法の理論発電効率は80 %以上と見積もることができ、電気化学反応等の効率を考慮したうえで期待できる50 %以上の高効率を目指している。
提案するプロセスは「化学エネルギー変換」と「電気化学的変換」で構成されるが、提案法実現の鍵となる「化学エネルギー変換」反応が、150~250 ℃という、バイオマス発電プロセスとしては比較的低温で進行することを明らかにした。比較のため、各種石炭を用いた反応実験も実施したが、バイオマスの反応性は石炭よりも高いことがわかった。反応速度に及ぼす固体反応率、ならびに反応原料の濃度の影響を詳細に調べ、反応速度式を定式化した。反応にともなう反応界面積の変化はグレインモデルに従うとし、反応物のVO2+、H+と生成物のV3+の固体への吸着を考慮することによって、実験結果を良好に再現できる反応速度式を決定することができた。得られた反応速度式を利用して、反応器の大きさを見積もったところ、発電容量規模が同じボイラーのサイズと同等となり、本反応プロセスの実現性が示された。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2020

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 熱機関を利用しない新規高効率低品位炭バイオマス発電2020

    • 著者名/発表者名
      蘆田隆一、金子創太、河瀬元明
    • 学会等名
      日本エネルギー学会 第57回石炭科学会議

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi