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2016 年度 実績報告書

ソーラー試験による太陽集熱水分解水素製造システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 26249151
研究機関新潟大学

研究代表者

児玉 竜也  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60272811)

研究分担者 金子 宏  宮崎大学, 工学部, 教授 (90323774)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード再生可能エネルギー / 水素 / 太陽熱 / 水分解 / 反応器 / 熱化学プロセス / 太陽集光 / 触媒
研究実績の概要

太陽集熱による水熱分解反応器の開発を2つの反応器コンセプトで行った。28年度は下記の研究成果を得た。
発泡体デバイス式ソーラー水分解器の開発については,①円錐型発泡体反応デバイスによる中型反応器を用いて,他金属ドープセリアを担持したデバイス(セリア担持量30wt%),及びセリア担持量を40wt%に増量すると共に焼成温度を1200℃に高めたセリア担持デバイスを,韓国エネルギー技術研究院(KIER)の40kW太陽炉で試験した。その結果,後者によって水熱分解サイクルによる最大水素製造量を従来の2倍近くに高めることができた。また良好なサイクル反応性も確認できた。
流動層式ソーラー水分解器の開発については,②まず,キセノンアークランプを用いた30kWサンシミュレータからの疑似太陽集光照射によって中型反応器を試験した。熱還元反応時にセリア粒子流動層の温度を1400~1500℃まで上げることができ,10~20Ndm3/サイクルの水素を水熱分解サイクルで製造することができた。即ち,粒子流動層の温度を1400℃以上に高めることができれば,本反応器コンセプトで良好に水素製造を行えることが示された。③さらに11月初旬に宮崎大学の100kWビームダウン太陽集光システムを用いてセリアを流動層粒子として大型反応器のソーラー試験を行った。太陽集光濃縮装置(CPC)を改良,かつセリア粒子の微粒子化を行うことにより,熱還元反応時の流動層温度を昨年度の1100℃から1200℃に高めることができた。その結果,300Ncm3/サイクルの水素製造を確認した。これにより,本システムのコンセプトによって太陽集熱で水の熱分解サイクルを行えることが初めて証明された。30kWサンシミュレータでの試験結果から示されるように,熱還元反応時の流動層温度を1400℃以上に高めることができれば水素製造量を各段に高めることができる。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 韓国エネルギー技術研究院(KIER)(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      韓国エネルギー技術研究院(KIER)
  • [雑誌論文] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor Tests with Quartz Sand Particles Using a 100-kWth Beam-Down Solar Concentrating System at Miyazaki2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, H. Kaneko, K. Senuma, S. Itoh, S. Yokota
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development and expericental study for hydrogen production from the thermochemical two-step water splittng cycles with a CeO2 coated new foam device design using solar furnace system2017

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, T. Kodama, N. Gokon, J. K. Kim, S. N. Lee, Y. H. Kang
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor with a Beam-Down Solar Concentrating Optics: 30-kWth Performance Test Using a Big Sun-Simulator2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, T. Etori, A. Takeuchi, S. Yokota, S. Ito
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 1734 ページ: 120004-1-6

    • DOI

      10.1063/1.4949206

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Solar Receiver/Reactor of Fluidized Bed with Miyazaki Beam-down Solar Concentrating System2017

    • 著者名/発表者名
      K. Senuma, N. Gokon, H. S. Cho, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermochemical Two-step Water-splitting Using Perovskite Oxide for Solar Hydrogen Production2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugiyama, N. Gokon, H. S. Cho, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Coference on Themral Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Investigation of reaction temperature of cerium oxide in two-step carbon dioxide splitting cycles2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamada, I. Tsuruma, H. S. Cho, N. Gokon, S. Bellan, T. Hatamachi, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] NUMERICAL SIMULATION OF VOLUMETRIC AIR RECEIVER FOR BEAM DOWN REFLECTOR2017

    • 著者名/発表者名
      M. Nakakura, K. Matsubara, S, Kawagoe, S. Bellan, H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama
    • 学会等名
      1st Asian Conference on Thermal Science 2017
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-03-26 – 2017-03-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Particles Fluidized Bed Receiver/Reactor Tests with Quartz Sand Particles Using a 100-kWth Beam-Down Solar Concentrating System at Miyazaki2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Matsubara, H. Kaneko, K. Senuma, S. Itoh, S. Yokota
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2016
    • 発表場所
      Abu Dhabi, United Arab Emirates
    • 年月日
      2016-10-11 – 2016-10-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and expericental study for hydrogen production from the thermochemical two-step water splittng cycles with a CeO2 coated new foam device design using solar furnace system2016

    • 著者名/発表者名
      H. S. Cho, T. Kodama, N. Gokon, J. K. Kim, S. N. Lee, Y. H. Kang
    • 学会等名
      SolarPACES conference 2016
    • 発表場所
      Abu Dhabi, United Arab Emirates
    • 年月日
      2016-10-11 – 2016-10-14
    • 国際学会
  • [学会発表] LaSrAlMnO3-deltaの二段階水熱分解サイクルにおける反応性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      杉山雄太,旗町剛,郷右近展之,児玉竜也
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-09 – 2016-08-10
  • [学会発表] 宮崎ビームダウン太陽集光システムによる石英窓型粒子流動層式ソーラーレシーバ/反応器の開発2016

    • 著者名/発表者名
      瀬沼和也,横田伸乃資,伊藤澄江,曹賢石,旗町剛,郷右近展之,児玉竜也,金子宏
    • 学会等名
      第25回日本エネルギー学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-08-09 – 2016-08-10
  • [図書] 再生可能エネルギーによる水素製造2016

    • 著者名/発表者名
      児玉竜也,他40名
    • 総ページ数
      194
    • 出版者
      S&T出版

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公開日: 2018-01-16  

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