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。

In recent years, the technology innovation of large solar concentrators has been improved, and the world's sunshine conditions have been improved, and the solar thermal power of MW level has been achieved in the area of 1500℃~1500℃.なっており, high-temperature solar collector によるhydrogen manufacturing method として, reactive セラミック powder による two-stage water decomposition thermochemical サイクルが attention されている. 1000~1400℃ hydrothermal decomposition reactor, high-speed reactor, "solar concentrated direct irradiation type reactor"の开発がURGENT であり, これによりサンベルト区でのソーラー水素の产が になるとLooking forward to される. This study was conducted on the construction of a hydrothermal decomposable solar thermal decomposer with an internal circulation flow layer. , high output solar furnace シミュレータでreaction test 験を行い, reaction ・エネルギーefficiency を検 Discussion した. The main results are shown below. -Reflexivity: high temperature, high temperature, reaction, and efficiency. The viewpoint of low reaction temperature and the knowledge of water decomposition performance above 1400℃ are obtained by the company. 1) In this study, the high-temperature thermal reduction reaction of 1400-1600℃ was carried out successfully. 2) The increase in the thermal reduction reaction temperature will lead to a significant increase in the amount of hydrogen production, the reaction rate, and the reaction speed. 3) The temperature of the support material - ZrO_2 induces phase shift at 1500-1600℃.コニアlayer へのFeイオンのsolid solution ははRISE こらず、サイクルcounter応の进The action is accompanied by the reaction and the inefficiency is low, and the efficiency is low. -The temperature distribution of the internal circulation flow layer of NiFe_2O_4/m-ZrO_2 powder particles in this reactor is detailed and the results are analyzed using the particle diameter, high temperature, fluidity and close connection. The shape of the dispersion plate at the bottom of the layer is plate-like, pyramid-shaped, and the internal circulation is high. The design of the internal circulation part is also high.

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

Thermochemical Cycles for High-Temperature Solar Hydrogen Production

• DOI: 10.1002/chin.200751267
• 发表时间: 2007-12
• 期刊: ChemInform
• 作者: T. Kodama;N. Gokon

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