高温太陽熱/水素燃料転換のための内循環流動層反応器の開発

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760603
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: エネルギー学
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 郷右近 展之 新潟大学, 超域研究機構, 准教授 (20361793)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: 水素 / 再生可能エネルギー / フェライト / 高温太陽熱 / 流動層 / 水熱分解サイクル / 湿式酸化法 / 反応器

研究概要

高温の太陽集熱(~1500℃程度)を水素に転換する「二段階熱化学サイクル」に関して、太陽集光照射を得ながら2段階反応で、水を熱分解する内循環流動層反応器の開発を行った。石英窓付きの内循環流動層反応器を製作し、太陽炉シミュレーターによる疑似太陽光照射により、2段階反応試験を実施した。反応器による熱還元-水分解の連続反応に成功し、流通ガスの切り替え(不活性ガス⇔水蒸気)により水素生成が認められ、ジルコニア担持および非担持の反応粒子どちらにおいても同程度の水素生成速度を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Internally circulating fluidized bed reactor using m-ZrO2 supported NiFe2O4 particles for thermochemical two-step water-splitting (2010)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Hiroki Yamamoto, Nobuyuki Kondo, Tatsuya Kodama
  • 雑誌名: ASME Journal of Solar Energy Engineering 132(2) ページ: 021102-0-0231102-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetics of CO2 reforming of methane by catalytically activated metallic foam absorber for solar receiver-reactors (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Yusuke Osawa, Daisuke Nakazawa, Tatsuya Kodama
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 34(4) ページ: 1787-1800
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double-walled reformer tubes with molten salt thermal storage for solar cavity-type reformer tubes (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Shin-ichi Inuta, Shingo Yamashita, Tsuyoshi Hatamachi, Tatsuya Kodama
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 34(17) ページ: 7143-7154
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molten-Salt Tubular Absorber/Reformer (MoSTAR) Project: the thermal storage media of Na2CO3-MgO composite materials (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Shin-ichi Inuta, Shingo Yamashita, Taebeom Seo
  • 雑誌名: ASME Journal of Solar Energy Engineering 131(4) ページ: 041013-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高温太陽熱を利用したソーラー水素の製造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 児玉竜也, 郷右近展之
  • 雑誌名: 太陽エネルギー 35(5) ページ: 3-14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive Fe-YSZ coated foam devices for solar two-step water splitting (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kodama, Tomoki Hasegawa, Ayumi Nagasaki, Nobuyuki Gokon
  • 雑誌名: ASME Journal of Solar Energy Engineering 131(2) ページ: 021008-021008-7
• [雑誌論文] Monoclinic Zirconia supported Fe3O4 for two-step water-splitting thermochemical cycle at thermal reduction temperatures of 1400-1600oC (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Hiroko Murayama, Jun Umeda, Tsuyoshi Hatamachi, Tatsuya Kodama
  • 雑誌名: International Journal of Hydrogen Energy 34 ページ: 1208-1217
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochemical two-step water splitting cycles by monoclinic ZrO2-supported NiFe2O4 and Fe3O4 powders and ceramic foam devices (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Gokon, H. Murayama, A. Nagasaki, T. Kodama
  • 雑誌名: Solar Energy 83(4) ページ: 527-537
  • 査読あり
• [雑誌論文] New solar water-splitting reactor with ferrite particles in an internally circulating fluidized bed (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Shingo Takahashi, Hiroki Yamamoto, Tatsuya Kodama
  • 雑誌名: ASME Journal of Solar Energy Engineering 131 ページ: 011007-1-011007-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermochemical two-step water splitting for hydrogen production using Fe-YSZ particles and a ceramic foam device (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Gokon, T. Hasegawa, S. Takahashi, T. Kodama
  • 雑誌名: Energy 33(9) ページ: 1407-1416
  • 査読あり
• [学会発表] Internally circulating fluidized bed reactor with NiFe2O4 particles for thermochemical water-splitting (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Nobuyuki Kondo, Tetsuro Mataga, Tatsuya Kodama
  • 学会等名: SolarPACES2009, Berlin
  • 発表場所: Germany
  • 年月日: 20090915-20090918
• [学会発表] Thermochemical Two-Step Water Splitting by Zirconia-Supported Ferrites and Its foam Device for Solar Demonstration (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Juyn Umeda, Kouchi Sakai, Taebeom Seo
  • 学会等名: SolarPACES2009
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 20090915-20090918
• [学会発表] Ferrite-loaded ceramic foam devices prepared by spin-coating method for a Solar Two-Step thermochemical cycle (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Tatsuya Kodama, Ayumi Nagasaki, Ko-ichi Sakai, Tsuyoshi Hatamachi
  • 学会等名: ASME 2009 3rd International Conference of Energy Sustainability (ES2009)
  • 発表場所: an Francisco, California, USA
  • 年月日: 20090719-20090723
• [学会発表] Molten-salt tubular absorber/reformer (MoSTAR) project: Metal-plate-bridged double tube reactor (2009)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Shin-ichi Inuta, Shin-go Yamashita, Tsuyoshi Hatamachi, Taebeom Seo
  • 学会等名: ASME 2009 3rd International Conference of Energy Sustainability (ES2009)
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 20090719-20090723
• [学会発表] CO2 reforming of CH4 using molten salt/MgO composite thermal storages for solar hydrogen production (2009)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Shin-ichi Inuta, Shingo Yamashita, Tsuyoshi Hatamachi, Tatsuya Kodama
  • 学会等名: International Symposium on Fusion Tech 2009 at Incheon
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 20090213-20090215
• [学会発表] foam device for a solar thermochemical hydrogen production (2009)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Nagasaki, Tsuyoshi Hatamachi, Nobuyuki Gokon, Tatsuya Kodama
  • 学会等名: International Symposium on Fusion Tech 2009 at Incheon
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 20090213-20090215
• [学会発表] Solar thermochemical hydrogen production research in Inha and Niigata Universities collaboration (2009)
  • 著者名/発表者名: atsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Ayumi Nagasaki, Taebeom Seo
  • 学会等名: International Symposium on Fusion Tech 2009 at Incheon
  • 発表場所: Incheon, Korea
  • 年月日: 20090213-20090215
• [学会発表] Kinetics of CO2 reforming of methane by catalytically-activated metallic foam absorber for solar receiver-reactor (2008)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Gokon, Yusuke Osawa, Daisuke Nakazawa, Tsuyoshi Hatamachi, Tatsuya Kodama
  • 学会等名: Energy Sustainability 2008
  • 発表場所: Jacksonville, Florida, USA
  • 年月日: 20080810-20080814
• [学会発表] Reactivity of iron-containing YSZ for a two-step thermochemical water-splitting using thermal reduction temperatures of 1400-1500oC (2008)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Kodama, Eiji Hiraiwa, Nobuyuki Gokon
  • 学会等名: Energy Sustainability 2008
  • 発表場所: Jacksonville, Florida, USA
  • 年月日: 20080810-20080814
• [備考]
  • URL: http://www.eng.niigata-u.ac.jp/department/che/class.html
• [備考]
  • URL: http://www.eng.niigata-u.ac.jp/~chem/
• [産業財産権] 水熱分解による水素製造法及び水素製造装置 (2009)
  • 発明者名: 児玉竜也, 郷右近展之
  • 権利者名: 新潟大学
  • 産業財産権番号: 特許・特願2009-275837
  • 出願年月日: 2009-12-03