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カルシウムフェライトを用いたケミカルルーピング水素製造装置に関する研究

Research on chemical looping hydrogen production equipment using calcium ferrite

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私は水素製造の研究をしています。水素社会実現のため、今日では水素製造コスト削減が課題となっています。そこで着目したのがケミカル・ルーピングプロセスです。カルシウムフェライトを反応器に固定し、ガスによる酸化還元を用いて水素製造することにより高効率化を可能にしています。本研究では、ガス切替式水素製造装置を製作し、金属担体の還元時にはメタンガス、酸化時には水蒸気を流通せ、水素生成量の評価をしています。

バイオマス・石炭混合ガス化における反応動力学的検討

Co-gasification Reaction Kinetics of Biomass and Coal

バイオマスのより高効率なエネルギー利用として石炭とバオマスの混合ガス化技術に関する研究開発が進められている.ガス化プロセスでは試料の熱分解によりチャーが生成され、そのチャーとガス化剤とのガス化反応速度が律速となる。そのため、ガス炉内における全体の反応速度を決定する要因となり、石炭チャーとバイオマスチャーのガス化速度を明らかにすることは重要となる。しかし,石炭とバイオマスのガス化反応速度を比較した報告はまだ十分ではなく、また石炭とバイオマスを混合したチャーのガス化速度の検討はあまり行われていない。そこで本研究では石炭とバイオマスのガス化反応において熱重量分析からガス化速度を計算し、石炭とバイオマス混合がガス化速度に与える影響について検討した。

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LiBr微細結晶スラリーの蓄熱効果

Heat storage effect of LiBr microcrystalline slurry

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LiBr微細結晶スラリーの蓄熱密度と水蒸気吸収特性エネルギー高効率利用のためには,徹底した熱回収および需給のアンバランスを解消する蓄熱技術が不可欠となる.LiBr/水系吸収式ヒートポンプに関する研究過程で,吸収液を過飽和状態で吸着剤としてゼオライト微粉末を添加することによりLiBr微細結晶スラリー化する方式を開発した.本研究ではこのようなスラリー吸収液を蓄熱剤として利用することに注目し,まず,平衡論的に蓄熱密度を試算し,蒸発器温度,蓄熱温度,結晶濃度等の影響を捉え,バッチ式試験により微細結晶スラリーへの水蒸気吸収特性評価を行っている.

有機廃棄物堆肥化発酵熱挙動に関する研究

Investigation on fermentation thermal behavior of organic waste composting

堆肥化熱を利用した乾燥および熱利用プロセスの構築(堆肥化熱挙動の検討)

バイオマス資源の堆肥化過程では発酵熱が発生することが知られている。堆肥化において、発酵熱で得られる温度は70~80℃でエネルギーとしてはとても小さい値である。そこで最近では高温を要しない第一次産業への利用が考えられている。しかしその効率的な回収と利用技術は未確立である。本研究では堆肥発酵熱の温度上昇および昇温速度の向上、さらに主に他物質への伝熱による利用可能な熱変換(熱回収)の検討を行っている。

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マイクロ波プラズマによるメタン合成

Methane synthesis by microwave plasma

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近年のエネルギー問題や環境問題に伴い、水素エネルギーを利用した社会の実現が目指されている。しかし、水素の供給インフラが整っていないため、コストがかかってしまうのが現実である。そこで、供給インフラが整っていて扱いやすいメタンが注目されている。本研究ではタールの分解やカーボンナノ材料の合成などの様々なアプリケーションを示してきたマイクロ波プラズマを利用して効率的なメタン合成を目指している。

炭素質誘起マイクロ波プラズマによるアンモニア生成特性

Optical Emission and Mass Spectra Observations during Hydrogen Combustion in Atmospheric Pressure Microwave Plasma

本研究者らは,活性コークスにマイクロ波を照射することで低出力かつ大気圧下でプラズマ生成できることを見出した. 私たちはこのプラズマを利用して現在までにタール分解に有効であることなど様々なアプリケーションを示してきた.本研究では,このマイクロ波プラズマを利用して,窒素と水素の大気圧無触媒直接プラズマ反応によるアンモニア生成反応性を検討した.

反応管上部にて高速度カメラで生成したプラズマの撮影図

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製薬の応用分野における噴流層プラズマ技術

Spouted bed with plasma enhanced technology in the application of pharmaceuticals

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私の研究はプラズマ技術です。噴流層プラズマ技術は、熱と物質の移動速度が速いという利点があり、効率よくバルク温度の生成を行えます。噴流層プラズマ処理における薬剤造粒プロセスは、プラズマ製薬技術と呼ばれ、医薬品添加物と薬物粉末の混合物を作成するのに用いられます。しかし、現在粒子用のプラズマリアクターはありません。なので、私の研究は、粒子のプラズマ処理条件の影響を調べ、プラズマ製薬可能な装置の開発です。

噴流層型プラズマリアクターを用いた粒子表面改質に関する研究

Study on the particle reforming using a spouted bed plasma reactor

「噴流層型プラズマリアクターによる粒子の表面改質に関する実験的検討」

物体に対しプラズマ処理を行うことで、表面改質処理、クリーニング、殺菌といった様々な効果を与えられる。しかし従来の装置では、3次元構造を有する粒子に対する均一プラズマ処理は困難となっている。そこで本研究では、粒子とガスの均一接触が可能な噴流層とプラズマを吹き付けるプラズマジェットの技術を複合した噴流層型プラズマリアクターの開発を行い、プラズマ条件や流動化条件が粒子表面改質に与える影響について実験的検討を行う。

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クリンカー粉塵粒子群の輻射物性に関する研究

Radiation properties of clinker dust particle cloud

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セメント産業はエネルギー多消費産業であり,省エネルギー化が求められている.省エネルギーのためにはクリンカー焼成温度を可能な限り下げることが効果的であるが,温度が低すぎると品質低下の要因となる.よって,焼成中のクリンカーの高精度温度計測が必要となるが,炉内を浮遊するクリンカー粉塵が計測精度に大きな影響を与えるため,粉塵の影響を補正する手法の確立が要求されている.
そこで,本研究では,セメントクリンカー粉塵粒子群の輻射物性を分光計測し,輻射吸収および散乱特性を検討している

クリンカー粒子群のホットモデルにおける輻射伝熱物性

Radiation heat transfer properties in hot model of clinker particle group

セメント産業は生産コストに占めるエネルギー費の割合が高く、エネルギー他消費産業である。その生産過程において最もエネルギー消費が大きいのが焼成工程である。焼成工程では1450℃以上の高温で加熱する。よって焼成工程において正確な温度測定をすることが省エネルギー化につながるといえる。
本研究は、クリンカー粉塵粒子の輻射物性を分光計測し輻射吸収および散乱特性を検討することが目的である。

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LiBr微細結晶スラリーの水蒸気吸収・蓄熱特性

Heat Storage and Vapor Absorption Characteristics of LiBr Crystal Fine-Particle Slurry

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CO2による地球温暖化問題ならびに化石燃料の有限性から、エネルギー有効利用は、今後ますます重要となります。排熱回収利用では、特に温水排熱の有効利用が重要な課題となります。
そこで、低温の温水排熱を再利用することのできる吸収式ヒートポンプに着目しました。
本研究では、吸収式ヒートポンプを理論的に解析することで、より高性能な吸収式ヒートポンプの研究の指針とすることを目的としています。

セラミック薄膜の乾燥収縮特性

Dry shrinkage characteristics of ceramic thin films

私はセラミック薄膜の乾燥収縮応力についての研究を行っています。
セラミックの製造過程では乾燥プロセス中のひび、割れ、そり等の発生が課題となります。
これらの欠陥は含水率分布による乾燥収縮の不均一が原因となり歩留まりを低くする原因でもあります。
そこで本研究ではセラミック薄膜の乾燥過程に発生する変形挙動に与える乾燥条件の影響を明らかにするために、基礎的な熱風実験を繰り返し行い、有限要素法による解析を行う事で、実験と解析の両面からの検討を行います。

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低品位炭素資源の熱的処理によるアップグレード化に関する研究

Upgrading of low rank carbonaceous resources by thermal treatment

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化石燃料資源の枯渇や二酸化炭素排出削減のため、未利用資源の循環型利用が必要とされています。
研究室では熱分解やガス化などの熱的な処理技術を用いて、未利 用バイオマスや有機質な廃棄物などの低品位炭素資源のエネルギー利用を目指した研究を行っています。
また、石炭とバイオマスとの混合利用における新たな技術開発や化学反応過程にて温度や圧力、雰囲気を制御することで得られる炭化物の様々な機能性の評価も行っています。

活性コークスの硫化物吸着特性に与えるガス化生成共存ガスの影響

Effects of Coexisting Components in Gasification Yield Gas on Adsorption Performance of Sulfides into Activated Coke

バイオマスや石炭をガス化する際に生成ガス中に含まれる硫化物はガスタービンの腐食や環境汚染の問題となるため除去しなければならない.
一般には湿式法による脱硫が行われており、より簡易的な乾式法の開発が期待されている.
本研究では炭素系吸着剤による乾式脱硫法を提案し、石炭由来の活性コークスへの硫化物脱硫特性試験を行い、ガス化生成ガスに含まれる共存ガスの影響評価やフィッティング法による解析を行っている.

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有機系廃棄物の水熱処理時における窒素挙動の解明

Explication of nitrogen behavior in the time of hydrothermal treatment of the organic waste

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水熱処理による高効率メタン発酵技術の開発近年、深刻化しているゴミ問題に対してメタン発酵技術による処理が注目されている。
しかし、現在のメタン発酵の技術はまだ非効率的であり、効率化が課題といえる。
その効率化の手段のひとつとして挙げられるのが本研究テーマの水熱処理である。
水熱処理とは高温高圧の水の加水分解作用によって有機物を分解する前処理技術であるが、本研究ではこの水熱処理の条件がメタン 発酵の効率にどのように影響するかを明らかにしていく。

旋回式クロスフロー分離技術を用いた切削廃液におけるW/Oエマルジョンの機械的分離プロセス

Mechanical separation process of W / O emulsion using a rotation type cross flow separation technique in cutting waste liquid

旋回式クロスフローによる切削排液の高効率分離プロセス

セラミックフィルターを用いたクロスフロー分離は微粒子を効率的に分離可能であることが明らかにされており、ケークを形成しにくい旋回式クロスフロー技術による機械的分離も新たに開発されている。
切削排水には微粒子や水、水溶性の油などが含まれており、旋回式クロスフロー技術により微粒子だけでなく水溶性の油も同時に分離できれば分離プロセスを短くできるだけでなく、この油を処理するためのコストの削減にも期待できる。

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乾燥促進剤を用いた高含水率有機物の高効率乾燥に関する研究

Study about high efficiency drying of high moisture content organic matter using siccative

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乾燥促進剤含浸汚泥の乾燥実験

下水汚泥はエネルギー利用が期待されているが、汚泥含水率は80%以上であり燃料として利用する為には乾燥が必要なのでエネルギーやコストがかかる。
汚泥乾燥速度の向上により消費エネルギーが削減できる。
促進剤の添加により表面に多くの亀裂が生じることが乾燥促進の原因であると考えられるが最適条件等は明らかになっていない。
本研究では促進剤の添加量、温度、流量などの条件が乾燥特性に与える影響を明らかにする。