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2014 Fiscal Year Annual Research Report

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

Research Project

Project/Area Number 26249151
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

児玉 竜也  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60272811)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松原 幸治  新潟大学, 自然科学系, 教授 (20283004)
清水 忠明  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10211286)
金子 宏  宮崎大学, 工学部, 教授 (90323774)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords太陽熱 / 水素 / 水分解 / 反応器 / 再生可能エネルギー / 熱化学プロセス / 太陽集光 / 触媒
Outline of Annual Research Achievements

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ている。26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熱・物質移動解析ソフトにより円錐型と円筒型デバイスの性能比較をした結果,円錐型がより優れていることが見出された。円錐型発泡体デバイスの最適形状とこれに伴う反応器の改造について設計を行った。②既存の10kWth反応器を,円錐型発泡体デバイスによる40kWth反応器に改造した。セリア系の円錐型デバイスをスピンコート法で作製した。
流動層式ソーラー水分解器の開発については③幾つかのタイプの反応器のコールドモデルを作製し,セリア粒子の流動実験を行った結果,セリア粒子の熱還元反応室(酸素製造)と水蒸気酸化反応室(水素製造)を完全に分離した反応器システムが最も有効であることが見出された。④上記の結果から,太陽集光照射による吸熱反応を行う熱還元反応器の設計を行い,これを大型サンシミュレータ及びビームダウン太陽集光システムで性能試験することとした。水蒸気酸化反応器については,発熱反応のため通常の固定相あるいは流動層反応器で十分であるので,酸素製造後の熱還元反応器に水蒸気を導入することで性能試験できる。この手法に基づき,大型サンシミュレータ用とビームダウン太陽集光システム用の両方について,反応器を設計し,作製した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

流動層式ソーラー水分解器の開発については,次年度予定していた大型サンシミュレータ用とビームダウン太陽集光システム用の反応器の作製を,前倒しで完了した。

Strategy for Future Research Activity

発泡体デバイス式ソーラー水分解器の開発については,計画通り,韓国国研KIER所有の太陽炉により,円錐型発泡体デバイスによる40kWth反応器による2段階水熱分解サイクルの性能試験を行う。
流動層式ソーラー水分解器の開発については,セリア粒子の熱還元反応室(酸素製造)と水蒸気酸化反応室(水素製造)を完全に分離して2段階水熱分解サイクルを行う反応器システムが最も有効であることが見出されたため,その構築を目指し,大型サンシミュレータ及びビームダウン太陽集光システムで30~40kWth反応器を性能試験する。

  • Research Products

    (19 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Simulation of flux distributions on the foam absorber with solar reactor for thermo-chemical two-step water splitting H2 production cycle by the 45kWth KIER solar furnace2015

    • Author(s)
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H. Kang, J. K. Kim
    • Journal Title

      Energy Procedia

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      -

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Improved operation of solar reactor for two-step water-splitting H2 production by ceria-coated ceramic foam device2015

    • Author(s)
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H .Kang, H. J. Lee
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 40 Pages: 114-124

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Steam gasification of coal cokes by internally circulating fluidized bed reactor by concentrated Xe-light radiation for solar syn-gas production2015

    • Author(s)
      N. Gokon, T. Izawa, T. Kodama
    • Journal Title

      Energy

      Volume: 79 Pages: 264-272

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Steam reforming of methane by double-walled reformer tubes containing high-tempereture thermal storage Na2CO3/MgO composites for solar fuel production2014

    • Author(s)
      N. Gokon, S. Nakamura, T. Hatamachi, T. Kodama
    • Journal Title

      Energy

      Volume: 68 Pages: 773-782

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Steam gasification of coal cokes in an internally circulating fluidized bed of thermal storage material for solar thermochemical processes2014

    • Author(s)
      N. Gokon, T. Izawa, T. Abe, T. Kodama
    • Journal Title

      International Journal of Hydrogen Energy

      Volume: 39 Pages: 11082-11093

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Fluidized bed reactor for solar thermochemical two-step water-splitting cycle2014

    • Author(s)
      A. Takauchi, T. Etori, S. Yokota, S. Ito, N. Gokon, T. Kodama
    • Organizer
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • Place of Presentation
      Yeosu, Korea
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
  • [Presentation] Development of metal-doped ceria aimed at lower temperature of thermochemical reduction step of thermochemical two-step water-splitting cycle for solar hydrogen production2014

    • Author(s)
      T. Suda, N. Gokon, T. Kodama
    • Organizer
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • Place of Presentation
      Yeosu, Korea
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
  • [Presentation] Solar thermochemical two-step water-splitting using CeO2 coated foam device for hydrogen production2014

    • Author(s)
      S. Tsuchida, H. S. Cho, S. Kawakami, T. Myojin, N. Gokon, T. Kodama
    • Organizer
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy (AFORE)
    • Place of Presentation
      Yeosu, Korea
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
  • [Presentation] Solar thermo-chemistry for converting concentating solar heat to fuels2014

    • Author(s)
      T. Kodama
    • Organizer
      4th Asia-Pacific Forum on Renewable Energy
    • Place of Presentation
      Yeosu, Korea
    • Year and Date
      2014-11-17 – 2014-11-20
    • Invited
  • [Presentation] Flowability control of bed materials in a fluidized bed reactor for solar thermochemical process2014

    • Author(s)
      T. Etori, N. Gokon, A. Takeuchi, T. Miki, T. Kodama
    • Organizer
      SolarPACES conference 2014
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-19
  • [Presentation] CPC performences with a novel 100-kW beam-down solar concentrating system at Miyazaki for demonstration of thermochemical water-splitting reactor2014

    • Author(s)
      T. Kodama, N. Gokon, K. Matsubara, K. Yoshida, S. Koikari, H. Kaneko, K. Nakamura
    • Organizer
      SolarPACES conference 2014
    • Place of Presentation
      Beijing, Chaina
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-19
  • [Presentation] Simulation of flux distributions on the device and flows of the solar reactor interior for thermo-chemical two-step water spllitting H2 production cycle with the 45 kWth KIER solar furnace system2014

    • Author(s)
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, Y. H. Kang
    • Organizer
      SolarPACES conference 2014
    • Place of Presentation
      Beijing, Chaina
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-16
  • [Presentation] Development and Scale up of Solar Fuel Production by Two-Step Water Splitting Cycle using Cerea Coated Ceramic Foam Device2014

    • Author(s)
      H. S. Cho, N. Gokon, T. Kodama, J. K. Kim, Y. H. Kang
    • Organizer
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [Presentation] Performance tests of a new beam-down solar concentrating system at Miyazaki for demonstration of thermo-chemical reactors2014

    • Author(s)
      T. Kodama, N. Gokon, K. Matsubara, K. Yoshida, S. Koikari, Y. Nagase, K. Nakamura
    • Organizer
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [Presentation] Development of solar fluidized bed reactor for hydrogen production via thermochemical two-step water splitting2014

    • Author(s)
      N. Watanabe, S. Tokunaga, K. Omori, T. Hatamachi, N. Gokon, T. Kodama
    • Organizer
      Grand Renewable Energy Conference 2014
    • Place of Presentation
      Tokyo, Japan
    • Year and Date
      2014-07-27 – 2014-08-01
  • [Book] 水素利用技術集成 Vol.42014

    • Author(s)
      岡野一清,井関孝弥,阿部竜,児玉竜也, 他
    • Total Pages
      332
    • Publisher
      株式会社 エネ・ティー・エス
  • [Book] 水素エネルギーの開発と応用2014

    • Author(s)
      幾島賢治,幾島貞一,児玉竜也, 他
    • Total Pages
      218
    • Publisher
      株式会社シーエムシー出版
  • [Remarks] 自然科学系の児玉竜也教授らが開発した「水熱分解水素製造装置」を利用した実証試験が行われます

    • URL

      http://www.niigata-u.ac.jp/top/pickup/240928_01.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 集光太陽光の受熱装置、反応装置及び加熱装置2014

    • Inventor(s)
      児玉竜也,松原幸治,郷右近展之
    • Industrial Property Rights Holder
      児玉竜也,松原幸治,郷右近展之
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-99859
    • Filing Date
      2014-05-13

URL: 

Published: 2016-06-01  

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