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2015 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) 金子 宏  宮崎大学, 工学教育研究部, 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。27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新たに設計した円錐型の発泡体デバイスを作製し,これを改造したソーラー水熱分解器に搭載し,韓国エネルギー研究所(KIER)所有の太陽炉を用いて,円錐型発泡体デバイス式ソーラー水熱分解器の水分解性能試験を行った。その結果,従来の平面型発泡体デバイスと比較して,非常に安定したサイクル反応性が実証できた。これはより均一な温度分布が太陽光照射時に円錐型デバイス上で実現できたためと推察された。
流動層式ソーラー水分解器の開発については,②30~40kWth反応器システムを,新潟大学に設置したキセノンアークランプによる大型サンシミュレータと宮崎大学に設置した太陽集光システムにそれぞれ設置した。③新潟大の大型サンシミュレータでは疑似太陽集光照射によって流動層を1300~1700℃まで加熱できる反応条件を見出した。④宮崎大学のビームダウン太陽集光システムでは,12月に太陽集光照射による流動層加熱試験を初めて行った。12月の比較的弱い太陽日射量でも1100℃まで流動層を加熱できることが実証できた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

27年度の交付申請書にある研究実施計画のほぼ全て実施した。

Strategy for Future Research Activity

発泡体デバイス式ソーラー水熱分解器の開発については,反応デバイスの高活性化を目指し,デバイスに担持する反応性セラミックに他金属をドープする。他金属ドープ型の小型デバイスを小型サンシミュレータで反応試験した後,高活性な反応デバイスについて大型の円錐型発泡体デバイスを作製,これを搭載したソーラー反応器を韓国エネルギー研究所(KIER)の太陽炉でソーラー反応試験する。
流動層式ソーラー水熱分解器の開発については,大型サンシミュレータで反応性セラミック流動層の疑似太陽集光照射による二段階水熱分解サイクルの反応条件を詳細に検討し,反応効率を最大限に高める反応条件を見出す。また,反応性セラミック粒子を約100マイクロメートル級で球状に合成できる合成法を検討し試作する。この粒子ができれば,少ないガス流量でも十分速い流動層を得ることができ,太陽集光照射によってより高温が達成しやすくなる。さらに太陽集光濃縮装置(CPC)を改良し,流動層への集光エネルギー量の増大を目指す。最終的に宮崎大学のビームダウン太陽集光システムを用いて,設置済みのソーラー反応器を用いてサイクル反応の鍵反応である高温熱還元ステップのソーラー試験を行い,その効率を明らかにする。

  • Research Products

    (16 results)

All 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 韓国国立エネルギー研究所(KIER)(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      韓国国立エネルギー研究所(KIER)
  • [Journal Article] Flowability control of bed materials in a fluidized bed reactor for solar thermochemical process2015

    • Author(s)
      T. Etori, N. Gokon, A. Takeuchi, T. Miki, M. Yokota, T. Kodama
    • Journal Title

      Energy Procedia

      Volume: 69 Pages: 1741-1749

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.143

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

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

      Energy Procedia

      Volume: 69 Pages: 790-801

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.088

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Numerical modeling of a two-tower type fluidized receiver for high temperature solar concentration by a beam-down reflector system2015

    • Author(s)
      K. Matsubara, H. Sakai, Y. Kazuma, A. Sakurai, T. Kodama, N. Gokon, H. S. Cho, K. Yoshida
    • Journal Title

      Energy Procedia

      Volume: 69 Pages: 487-496

    • DOI

      10.1016/j.egypro.2015.03.057

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Internally-circulating fludized bed reactor using thermal storage material for solar coal coke gasification2015

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

      Energy Procedia

      Volume: 69 Pages: 1722-1730

    • DOI

      10.14016/j.egy.pro.2015.03.140

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thermochemical reactivity of 5-10mol Fe, Co, Ni, Mn-doped cerium oxides in two-step water-splitting cycle for solar hydrogen production2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Gokon, Tohinori Suta, Tatsuya Kodama
    • Journal Title

      Thermochemica Acta

      Volume: 617 Pages: 179-190

    • DOI

      10.1016/j.tca.2015.08.036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxygen and hydrogen productivities and repeatable reactivity of 30-mol%-Fe, Co, Ni, Mn-doped CeO2-delta for thermochemical two-step water-splitting cycle2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Gokon, Toshinori Suda, Tatsuya Kodama
    • Journal Title

      Energy

      Volume: 90 Pages: 1280-1289

    • DOI

      10.1016/j.energy.2015.06.085

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] High Temperature Thermochemical Hydrogen Production Using a Solar Concentrating System2015

    • Author(s)
      Tatsuya Kodama
    • Organizer
      ISES Solar World Congress 2015
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      2015-11-08 – 2015-11-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Comparison of hydrogen productivity from ceria coated foam devices with different experimental conditions via two-step thermochemical water splitting cycle2015

    • Author(s)
      Hyun Seok Cho, Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon
    • Organizer
      ISES Solar World Congress
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      2015-11-08 – 2015-11-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cold Model Experiments of a Window Fluidized Bed Reactor Using Quartz Sand for Solar Gasification of Coke2015

    • Author(s)
      T. Tanabe, N. Gokon, T. Abe, H. S. Cho, T. Hatamachi, T. Kodama
    • Organizer
      ISES Solar World Congress
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      2015-11-08 – 2015-11-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Redox and Fluidization Performances of Co3O4/CoO for Solar Thermochemical Energy Storage2015

    • Author(s)
      S. Yokota, N. Gokon, H. S. Cho, T. Hatamachi, T. Kodama
    • Organizer
      ISES Solar World Congress
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
    • Year and Date
      2015-11-08 – 2015-11-12
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Particles fluidized bed receiver/reactor with a beam-down solar concentrating optics: 30-kWth performence test using a big sun-simulator2015

    • Author(s)
      Tatsuya Kodama, Nobuyuki Gokon, Koji Matsubara, Tetsuro Etori, Akane Takeuchi, Shinnosuke Yokota, Sumie Ito
    • Organizer
      SolarPACES Conference 2015
    • Place of Presentation
      Cape Town, South Africa
    • Year and Date
      2015-10-13 – 2015-10-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cold Test with Benchtop Set-up for Fludized Bed Reactor Using Quartz Sand to Simulte Gasification of Coal Cokes by Concentrated Solar Radiation2015

    • Author(s)
      Nobuyuki Gokon, Tomoaki Tanabe, Tadaaki Shimnizu, Tatsuya Kodama
    • Organizer
      SolarPACES Conference 2015
    • Place of Presentation
      Cape Twon, South Africa
    • Year and Date
      2015-10-13 – 2015-10-16
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二段階水熱分解サイクルにおける金属酸化物の高活性化2015

    • Author(s)
      須田俊紀,籏町剛,郷右近展之,児玉竜也
    • Organizer
      第24回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      札幌,北海道
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-04
  • [Presentation] 45kWthKIER太陽炉による水熱分解サイクル(2)円錐型2015

    • Author(s)
      土田里志,Hyun-Seok Cho,郷右近展之,児玉竜也,
    • Organizer
      第24回日本エネルギー学会大会
    • Place of Presentation
      札幌,北海道
    • Year and Date
      2015-08-03 – 2015-08-04
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 集光太陽光の受熱装置、反応装置及び加熱装置2015

    • 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
      PCT/JP2015/0625332
    • Filing Date
      2015-04-23
    • Overseas

URL: 

Published: 2017-01-06  

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