カチオン特異過剰なフェライトを用いる集光太陽熱のソーラー水素転換技術の開発

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19206106
• 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: 東京工業大学
• 研究代表者: 玉浦 裕 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (00108185)
• 研究分担者: 阿部 正紀 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (70016624) ; 北本 仁孝 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (10272676) ; 金子 宏 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 特任准教授 (90323774) ; 長谷川 紀子 東京工業大学, 炭素循環エネルギー研究センター, 助教 (30361801)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: エネルギー生成 / 変換

研究概要

集光太陽ビームをセラミックスに照射し1300-1600℃に急速加熱すると、特殊な反応中間体を経由し、空気酸素分圧下で酸素放出反応が進行することを世界で初めて明らかにし、この反応で生成したセラミックス還元体が水を分解(水素生成過程)することを見出した(特開2008-094636)。これを用いるソーラー水素生産の実用化に向け、ロータリー式太陽反応炉およびビームダウン式集光システムの開発を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Cerium ion redox system in CeO_2-xFe2O_3 solid solution at high temperatures (1273-1673K) in the two-step water splitting reaction for solar H_2 generation (2008)
  • 著者名/発表者名: H. kaneko, 他3名, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: J. Mater. Sci 43 ページ: 3153-3161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-step water splitting process with solid solution of YSZ and Ni-ferrite for solar hydrogen production (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, H. Kaneko, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: J. Solar Energy Eng 130 ページ: 044501/1- 044501/3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-step water splitting process at 1273-1623K with YSZ-iron oxide solid solution via co-precipitation process and solid state reaction (2008)
  • 著者名/発表者名: H. Ishihara, H. Kaneko, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: Energy 33 ページ: 1788-1793
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Fe doping on photoluminescence of yttria-stabilized zirconia (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, 他4名, H. Kaneko, Y. Tamaura
  • 雑誌名: J. Alloys Compd 411 ページ: 255-258
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotary-type Solar Reactor for Solar Hydrogen Production with Two-step Water Splitting Process (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Kaneko, 他6名, Y. Tamaura
  • 雑誌名: Energy & Fuels 21 ページ: 2287-2293
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ce-Zr 系酸化物を用いた二段階水分解反応によるソーラー水素生産( Two-step water splitting Reaction with Ce-Zr Oxide system for solar hydrogen production) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Taku, H. Kaneko, Y. Tamaura
  • 雑誌名: Eco-Engineering 19(4) ページ: 255-262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Fe doping on crystalline and optical properties of yttria-stabilized zirconia (2007)
  • 著者名/発表者名: H. Nakajima, K. Itoh, H. Kaneko, Y. Tamaura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 68 ページ: 1946-1950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of reactivity of NiFe2O4 in two-step water splitting reaction using binary phase system of CeO_2-NiFe_2O_4
  • 著者名/発表者名: Y. Naganuma, H. Kaneko, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: rans. Mater. Res. Soc. Japan (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive ceramics of CeO_2-ZrO_2 for H_2-generation by two-step water splitting reaction using concentrated solar thermal energy
  • 著者名/発表者名: S. Taku, H. Kaneko, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: Trans. Mater. Res. Soc. Japan (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric conductivity and reactivity of the CeO_2-ZrO_2 solid solution at high temperature for O2-releasing step
  • 著者名/発表者名: C. Lee , 他5名, H. Kaneko, N. Hasegawa, Y. Tamaura
  • 雑誌名: Trans. Mater. Res. Soc. Japan (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactivity and XAFS study on (1-x)CeO_2-xNiO (x = 0.025-0.3) system in the two-step water-splitting reaction for solar H_2 production
  • 著者名/発表者名: H. Kaneko, Y. Tamaura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Simultaneous Production of H_2 and O_2 with Rotary-type Solar Reactor (Tokyo Tech Model) for Solar Hybrid Fuel (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Tamaura, H. Kaneko, 他3名, N. Hasegawa
  • 学会等名: Proceedings of ES2008, 2nd International Conference on Energy Sustainability
  • 発表場所: Jackonsville, Florida
  • 年月日: 20080810-14
• [図書] 太陽エネルギー有効利用最前線(664頁), 総論太陽エネルギー利用の可能性と技術課題, 第2編ソーラー水素生産, 第3編太陽熱発電技術, 第5編太陽エネルギー利用の動向と普及のための取り組 (2006)
  • 著者名/発表者名: 玉浦裕, 他61名
  • 総ページ数: 664
  • 出版者: 株式会社エヌ・ティー・エス,
• [備考] 玉浦裕, 焦点探訪 UAEで太陽熱発電実証プラント 鏡で反射、場所の制約なし, 平成20 年9 月25 日, 日経産業新聞
• [備考] 玉浦裕, 太陽熱発電UAE に設置 平成20年1 月18 日(夕), 朝日新聞
• [備考] 玉浦裕, 地球異変「石油後」探る中東環境意識し投資の半面エネルギー消費は激増, 平成20年11月25日, 朝日新聞
• [産業財産権] 反応性セラミックスおよびその製造方法、ならびに水素製造方法および水素製造装置 (2008)
  • 発明者名: 多久俊平, 玉浦裕
  • 産業財産権番号: 特願2008-114899
  • 出願年月日: 2008-07-01
• [産業財産権] 水素製造方法、水素製造装置および金属酸化物 (2008)
  • 発明者名: 玉浦裕, 金子宏
  • 公開番号: 特開2008-094636
  • 取得年月日: 2008-04-24