2007 Fiscal Year Annual Research Report
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永素転換技術の開発
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19206106
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
玉浦 裕 Tokyo Institute of Technology, 炭素循環エネルギー研究センター, 教授 (00108185)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, 理学部, 助教 (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)
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| Keywords | 集光ビーム / メスバウアー / Frencke1欠陥構造 / YSZ固溶体 / セリア系化合物 / 酸素放出反応 / ロータリー型太陽反応炉 / CSIRO計画 |
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| Research Abstract |
1)急速集光ビーム照射によって形成されるNiFe2O4の「高温急速加熱形成カチオン特異過剰型スピネル型構造」についてメスバウアー効果測定、固体イオン伝道測定、磁気測定、X線回折測定により、固体物理化学的解析を行い、Frenckel欠陥構造とカチオン特異過剰構造との関連性を明らかにした。また、緩和な昇温速度では形成されたFrenckel欠陥構造からの酸素放出反応が進行しないことから、Frenckel欠陥構造からカチオン特異過剰型スピネル型構造」へと変化する過程には、さらに非平衡な化学過程が必要で、この過程が集光太陽熱を吸収する上にきわめて重要な反応過程であることを見出した。2)a)フェライトの酸素放出反応による低温化の視点、b)YSZ固溶体、セリア系化合物を用いる高温安定化の視点、の2つの面から行ってきたこれまでの設計手法に基づき、まったく新しい「エネルギー変換高機能素材設計手法」としてCe-Zr系を合成し、これまでとは異なる結晶系変化による空気中での1500℃での酸素放出反応を発見した(日本太陽エネルギー学会奨励賞受賞)。3)平成17-18年度の科学研究費で試作したロータリー型太陽反応炉を、カチオン特異過剰型スピネル構造の形成と反応性の作動条件を満足するように改良・試作した。また、急速加熱対応型のビーム被照射反応素材固定床を新しく開発し、500-1000kW/m2のフラックスに対応できるようにした。さらに、オーストラリアCSIRO計画で予定の東工大式ビームダウン集光システム100kwの集光ビームに合致する実用化試験用のCPC(Compound Parabolic Concentrator)(放物面二次集光系)を設計・開発した。
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