熱力学サイクル反転型カルノーバッテリーの充放電特性解明

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脱炭素化に向けて再生可能エネルギーによる発電電力を安価に貯蔵する技術が求められている。電力を熱に変換して蓄熱し、必要なときに電気に変換する蓄熱発電（カルノーバッテリー）は長寿命であり、低コスト蓄電を実現できる可能性がある。本研究では、発電サイクルと冷凍サイクルを反転できる新規蓄熱発電システムの充放電特性と支配パラメータを解析と実験により解明し、実現可能性を明らかにする。１年目は新規蓄熱発電システムのコンセプト実証を主たる目的として、発電・冷凍サイクル部に熱電変換モジュールを用いた蓄熱発電システムの基礎実験装置を組み立て、コンセプト通りに充放電動作ができることを実験により確認した。また、システムを等価熱回路に置き換えた解析モデルを構築し、実験装置の各部温度および熱流束等の動的挙動をほぼ再現することに成功した。この解析モデルを用いて設計・制御パラメータがシステム性能および特性に及ぼす影響を詳細に定量把握できる。これらの成果を日本機械学会「熱工学コンファレンス」、日本熱電学会シンポジウムで口頭発表した。さらに、本システムに使用できる蓄熱材料として、固体の相転移を利用した新規材料と熱電変換モジュールを組み合わせた際の各部温度と発電出力の動特性を明らかにした。この成果はJournal of Energy Storage (Impact factor: 8.907)に掲載された。今後はこれらの成果に基づいてさらに解析と実験による探求を進めていく。