反応性セラミック粉体による新型ソーラー水熱分解器の開発

新型活性陶瓷粉太阳能水热分解器的研制

• 批准号: 18760665
• 负责人: 郷右近 展之
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760665/
• 关键词: フェライト; 高温太陽熱; 水素製造; 水熱分解サイクル; エネルギー変換; 内循環流動層; 湿式酸化法; 反応器

近年の大型太陽集光器の技術革新により、世界の日照条件の良いサンベルト地域で〜1500℃の太陽熱がMW級で得られるようになっており、高温太陽集熱による水素製造法として、反応性セラミック粉体による二段階水分解熱化学サイクルが注目されている。1000〜1400℃で水熱分解反応を高速で行うためには、「太陽集光直接照射型ソーラー反応器」の開発が急務であり、これによりサンベルト地域でのソーラー水素の製造が可能になると期待される。本研究では、水熱分解性セラミック内循環流動層による太陽熱水分解器の構築を行い、高出力太陽炉シミュレータで反応試験を行い、反応・エネルギー効率を検討した。得られた主な成果を以下に示す。-反応性セラミックの高温での反応・エネルギー効率の向上を検討した。これまで反応温度低温化の視点から、1400℃以上での水分解性能の知見は得られていなかった。1)本研究では1400-1600℃でのフェライト/m-ZrO_2の高温熱還元反応を行うことに成功した。2)熱還元反応温度の上昇で水素発生量、フェライト反応寄与率および反応速度が大幅に向上することを見出した。3)担体であるm-ZrO_2の温度誘起相転移は1500-1600℃でわずかであり、サイクル反応でのフェライト剥離やジルコニア層へのFeイオンの固溶はは起こらず、サイクル反応の進行に伴う反応・エネルギー効率の低下は起こらないと推察される。-本反応器のNiFe_2O_4/m-ZrO_2粉体粒子の内循環流動層の温度分布を詳細に検討した結果、使用する粒子径が高温での流動性と密接な関係にあることが分かった。また、層底部の分散板の形状を板状から角錐状に変更し内循環性を高める内循環部の設計変更を行った。

借助大型太阳能收集器中的技术创新，在世界的阳光区域，可以在MW水平良好的阳光条件下获得高达1500°C的太阳热量，并且使用高温太阳热量收集，两阶段水分分辨出的氢化型甲状化的层状循环使用反应式陶器使用反应式陶器，使用了反应性陶器的功能。为了在1000至1400°C之间的高速下进行热液分解反应，迫切需要“太阳直接辐照太阳反应器”的发展，预计这将使太阳带地区的太阳能氢产生。在这项研究中，使用水热分解陶瓷中的水热流动床构建了太阳水热分解装置，并使用高功率太阳炉模拟器进行了反应测试，以检查反应和能量效率。获得的主要结果如下。 - 我们研究了高温在高温下反应性陶瓷的反应和能源效率的提高。到目前为止，从降低反应温度的角度，还没有获得1400°C或更高水的水分分解性能的知识。 1）在这项研究中，我们成功地在1400-1600°C下成功地进行了高温还原反应。 2）发现，热还原反应温度的升高可显着提高氢的产生量，铁氧体反应的贡献率和反应速率。 3）载体M-Zro_2的温度诱导的相变在1500-1600°C下很小，据估计，循环反应中的铁素体分离和Fe离子的固体溶液不会发生，并且随着循环反应的进展，反应和能量效率不会降低。 - 对NIFE_2O_4/M-ZRO_2粉末颗粒的内部循环流化床温度分布的详细检查表明，所使用的粒径与高温下的流动性密切相关。此外，层底部的分散板的形状从板状形状更改为锥体形状，并更改了内部循环部分的设计，从而更改了内部循环特性。

项目成果

Niフェライト/m-ZrO_2による水熱分解サイクルと内循環流動層反応器の研究

Ni铁氧体/m-ZrO_2水热分解循环及内循环流化床反应器研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Akifumi Yogo(余語 覚文);余語 覚文;余語 覚文;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;平岩 英治;梅田 準;山本 洋樹;酒井 康一;中沢 大輔;郷右近 展之;長崎 あゆみ;犬田 進一;村山 博子;児玉 竜也;榎本 周一;高橋 真悟
• 通讯作者: 高橋 真悟

Double-walled tubular reactor with molten salt thermal storage for solar reforming of methane

用于甲烷太阳能重整的熔盐蓄热双壁管式反应器

• 发表时间: 2007
• 作者: Akifumi Yogo(余語 覚文);余語 覚文;余語 覚文;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;平岩 英治;梅田 準;山本 洋樹;酒井 康一;中沢 大輔;郷右近 展之;長崎 あゆみ;犬田 進一
• 通讯作者: 犬田 進一

反応性セラミックによる水の熱分解(15)内循環流動層の光照射による新型反応システム-III

利用活性陶瓷热分解水 (15) 在循环流化床中利用光照射的新型反应系统-III

• 发表时间: 2008
• 作者: Akifumi Yogo(余語 覚文);余語 覚文;余語 覚文;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;平岩 英治;梅田 準;山本 洋樹
• 通讯作者: 山本 洋樹

A new solar chemical reactor with an internally circulating fluidized bed for direct irradiation of reacting particles

一种新型太阳能化学反应器，具有内循环流化床，可直接照射反应粒子

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 13th International Symposium on Concentrated Solar Power and Chemical Energy Technologies (CD-ROM)
• 作者: Y Watanuki;S Wanless;M Harris;J Lovvorn;M Miyazaki;K Sato;児玉 竜也;児玉 竜也;清水 研一;清水 研一;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也
• 通讯作者: 児玉 竜也

Solar tubular reformer with molten-salt thermal storage -design modification of the reactor tube and testing

熔盐蓄热太阳能管式重整器-反应管设计改造及测试

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of the ASME Solar Energy Division, International Solar Energy Conference (ISEC2006) (CD-ROM)
• 作者: Y Watanuki;S Wanless;M Harris;J Lovvorn;M Miyazaki;K Sato;児玉 竜也;児玉 竜也;清水 研一;清水 研一;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也;郷右近 展之;児玉 竜也
• 通讯作者: 児玉 竜也