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Pre-emptive life-cycle design and optimization for resource recycling by constructing superstructure

通过构建上层建筑进行资源回收的先发制人的生命周期设计和优化

基本信息

批准号：
21H03660
负责人：
菊池康紀
金额：
$ 9.24万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

再エネ主力化に必須のエネルギー機器として蓋然性の高い太陽電池、蓄電池に関しては、社会的ニーズも高まり、リサイクル技術の開発と実装が進められている。特に蓄電池についてはグリーンイノベーション基金をはじめとし、新規なリサイクル技術の開発が進められるようになった。一方で、技術の評価項目としてコストに加え、温室効果ガス（GHG）排出量に傾倒した環境影響評価が求めらている実態を受け、本研究課題により構築を進めているスーパーストラクチャを用いた先制的ライフサイクル設計の必要性を再確認しつつ、研究を推進した。研究課題ごとに以下に記載する。A)再エネ主力化のためのエネルギー技術における金属資源Criticalityの解析：蓄電池、太陽光パネルに関し、基幹部品(太陽電池セル、正極/負極、触媒など)に含まれる金属資源に関し、マテリアルフロー分析を応用し、将来の必要量を算定するモデルを開発した。特に蓄電池については正極活物質の化学組成の変化が、太陽光パネルについてはペロブスカイト型太陽電池の普及速度が、金属資源の需要に大きく影響することがわかった。B)資源循環のためのリサイクル技術の体系的整理と数理モデル化：ライフサイクルモデルとして、既往の蓄電池・太陽光パネルのリサイクルプロセスを含めたフロー図を作成した。それぞれについては論文発表・学会発表を経て精度を高めた。C)リサイクルシステムのスーパーストラクチャ構築と最適化手法の開発：B)で開発したライフサイクルモデルをスーパーストラクチャとして構築し、プロトタイピングを行った。D)スーパーストラクチャを用いた資源循環最適化に基づく先制的ライフサイクル設計手法の開発：C）で開発したプロトタイプを用いて、GHGに限らない、金属資源の循環やその他の環境影響に関する指標を定量化できるよう、機構を開発した。

In order to develop the main force, it is necessary to develop and install high-quality solar cells and storage batteries, and to develop high-quality solar cells and storage batteries. The development of special battery technology is in progress. On the one hand, the technical evaluation project, the greenhouse gas emission, the environmental impact assessment, the actual situation, the construction of the research project, the need to reconfirm the design of the system, and the research progress. The research topic is described below. A) Analysis of the Criticality of metal resources in the re-emergence of mainstream electronic technology: development of equipment related to storage batteries, solar cells, metal resources contained in basic products (solar cells, electrodes/electrodes, catalysts, etc.), the use of RFID analysis, and the calculation of future necessary quantities. The change of chemical composition of electrode active substances in special storage batteries, the popularization speed of solar cells and the demand for metal resources have great influence on the development of solar cells. B) Resource circulation and the reorganization of the technical system, mathematical transformation: the previous storage battery, solar light production and the reorganization of the technical system, including the preparation of the technical system. A high degree of precision is required for the preparation of the report. C) Development of optimization method for structure and optimization of system; B) Development of optimization method for structure and optimization of system. D) Development of design methods for resource cycle optimization; C) Quantification of indicators for resource cycle optimization, GHG emission control, metal resource cycle and other environmental impacts; and institutional development.