化学ループ法による水素生成・二酸化炭素分離システムの開発

化学循环法制氢及二氧化碳分离系统的开发

• 批准号: 18F16765
• 负责人: 大友 順一郎
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F16765/
• 关键词: 低炭素社会; 水素生成; 二酸化炭素利用; 化学ループ

化学ループ法と再生可能エネルギーを融合させた新規なシステムの提案として、今年度はバイオマスおよび太陽電池の余剰電力の有効利用を指向し、以下の二つの新規プロセスについて検討した。まずは、木質バイオマス発電における二酸化炭素の分離回収を含めた化学ループの技術および経済性の評価を行った。化学ループ法の優位性を検証するために、従来の木質バイオマスの直熱燃焼後の二酸化炭素の分離回収との比較を行った。化学ループ法については、流動層リアクターを含む詳細なシステム設計を行い、発電スケール毎に評価を行った。二酸化炭素の輸送プロセスについては、液化した二酸化炭素のトラック輸送が低コストであることが明らかになった。その結果、化学ループ法を用いた場合、二酸化炭素の回収質量あたりのトータルのバイオマス発電コストは従来法と比較して17％低減できることが明らかになった。その際の最適発電スケールは50 MWthであった。また、発電における二酸化炭素排出原単位は0.35 kgCO2/kWhであった。一方、日本国内の系統電力の二酸化炭素排出原単位は0.53 kgCO2/kWh程度であり、発電コストおよび二酸化炭素排出削減の両者の観点から、化学ループ法の優位性を示すことができた。続いて、再生可能エネルギーを利用した化学ループ法による二酸化炭素利用の技術評価を行った。太陽電池の余剰電力による水電解から生成した水素を用いて、金属酸化物の還元と後続の二酸化炭素による金属酸化物の再酸化から一酸化炭素を得るプロセスについて検討を行った。種々の金属酸化物を熱力学の観点から検討し、鉄・マンガン系金属酸化物の優位性が示唆された。得られる一酸化炭素の濃度と生成効率の間にはトレードオフの関係があるが、10～11％程度の一酸化炭素の生成効率が得られることが示された。

Chemical ル ー プ method と regeneration may エ ネ ル ギ ー を fusion さ せ た new rules な シ ス テ ム の proposal と し て, our は バ イ オ マ ス お よ び solar cells more than の turning power の have sharper point using を し, the following の つ の new rules プ ロ セ ス に つ い て beg し 検 た. ま ず は, wooden バ イ オ マ ス 発 electric に お け る acidification carbon の two separate back 収 を containing め た chemical ル ー プ の technology お よ び 経 済 sex の review 価 を line っ た. Chemical ル ー プ method の primacy を 検 card す る た め に, 従 to の wooden バ イ オ マ ス の straight after heat burning 焼 の acidification carbon の separate the 収 と の is line を っ た. Chemical ル ー プ method に つ い て は, flow layer リ ア ク タ ー を containing む detailed な シ ス テ ム line design を い, 発 electric ス ケ ー ル their に review 価 を line っ た. Two acidification carbon の conveying プ ロ セ ス に つ い て は, liquefied し た two acidification carbon の ト ラ ッ ク conveying が low コ ス ト で あ る こ と が Ming ら か に な っ た. を そ の results, chemical ル ー プ method with い た occasion, two acidification carbon の back 収 quality あ た り の ト ー タ ル の バ イ オ マ ス 発 electric コ ス ト は 従 と compared to method し て low 17% reduction で き る こ と が Ming ら か に な っ た. The most suitable power generation of そ そ そ そ そ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ スケ であった 50 MWthであった. Youdaoplaceholder0, the electrocution of における disacidified carbon emits 0.35 kgCO2/kWhであった from the original 単 position. One party, the Japanese domestic の system electric power の acidification carbon discharge former 単 は kgCO2 0.53 / kWh degree で あ り, 発 electric コ ス ト お よ び two acidification carbon discharge reduction の struck is の 観 point か ら, chemical ル ー プ method の primacy を shown す こ と が で き た. 続 い て, regeneration may エ ネ ル ギ ー を using し た chemical ル ー プ method に よ る two acidification carbon using の technology comments 価 を line っ た. Solar cells more than の turning power に よ る water electrolysis か ら generated し た water element を use い て, metal acidification after の is yuan と 続 の two acidification carbon に よ る acidification content の is then acidification か ら one acidification carbon を る プ ロ セ ス に つ い て 検 line for を っ た. The thermodynamics of 々 <s:1> metal acidifiers を 観 points ら検 ら検 discuss the <s:1>, iron, <s:1>, ガ, and the <s:1> series of metal acidifiers が indicate された. Have ら れ る a acidification concentration of carbon の と generates sharper rate between の に は ト レ ー ド オ フ の masato is が あ る が, degree of 10 ~ 11% の the acidification rate of carbon の generates sharper が must ら れ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

TECHNO-ECONOMIC ANALYSIS OF CHEMICAL LOOPING COMBUSTION WITH WOODY BIOMASS

木质生物质化学循环燃烧技术经济分析

• 发表时间: 2018
• 作者: Kenji KAIBE;Martin KELLER;Hiroyuki HATANO;Junichiro OTOMO
• 通讯作者: Junichiro OTOMO

Chemical Looping CO2 Activation via Methane Cracking and Iron Oxide Lattice Oxygen Transport

通过甲烷裂解和氧化铁晶格氧传输进行化学循环 CO2 活化

• 发表时间: 2018
• 作者: Martin KELLER;Yoshio Matsuzaki;Junichiro OTOMO
• 通讯作者: Junichiro OTOMO

大友研究室ホームページ

大友实验室主页

Techno-Economic Evaluation of BECCS via Chemical Looping Combustion of Woody Biomass in Japan - Costs, Challenges and Opportunities

日本木质生物质化学循环燃烧 BECCS 的技术经济评估 - 成本、挑战和机遇

• 发表时间: 2018
• 作者: Martin KELLER;Kenji KAIBE;Hiroyuki HATANO;Junichiro OTOMO
• 通讯作者: Junichiro OTOMO

Techno-economic evaluation of BECCS via chemical looping combustion of Japanese woody biomass

• DOI: 10.1016/j.ijggc.2019.01.019
• 发表时间: 2019-04
• 期刊: International Journal of Greenhouse Gas Control
• 影响因子: 3.9
• 作者: M. Keller;Kenji Kaibe;H. Hatano;J. Otomo