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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギーの変換技術に関する研究
松尾 拓
研究期間: 1988
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概要: 1.将来のエネルギー資源の多様化と需要の大幅な変動に対処するため、種々のエネルギー間の高効率変換を実現できる新素材と新プロセス開発をめざし、次の5研究班を組織して、先導的・基礎的研究を推進した。2.(1)燃料電池班:種々の燃料を直接電力に変換する高性能燃料電池を実現するために、溶融炭酸塩型高温燃料電池、高温型固体電解質燃料電池、直接型アルコール燃料電池のそれぞれについて高活性で安定な電極と電解質導電体の種類と使用条件を明確にすると共に、電池内の熱収支とエネルギー変換効率の関係を明らかにした。(2)太陽電池班:従来の太陽電池の効率を格段に向上させるために、湿式太陽電池については界面の超微細構造と電気化学的活性の関係を解明し、乾式太陽電池に関しては、太陽光の全スペクトルを利用してエネルギー変換効率を向上させることをめざす多層タンデム構造太陽電池構成のための薄膜材料およびヘテロ界面の形成法を究明した。また、キャリア閉じ込め効果による高効率化の可能性を明らかにした。(3)熱化学班:Br-Ca-Fe系反応サイクルで水を水素と酸素に分解する連続操業のための触媒、装置用金属の耐食性材料による被覆法、高性能水素分離膜が著しく改良された。またケミカルヒートポンプ用触媒と反応器製作の見通しがついた。(4)光化学班:植物の光合成を模範とする人工光合成系の実現をめざして光励起で発生させた高活性ラジカル対の電荷分離技術を確立すると共に炭酸ガスからメタンなどへの変換が可能であることを実証した。また、高歪化合物によるエネルギー蓄積系のモデル装置の試作と運転に成功した。(5)高温熱直接発電班:鉄シリサイドなどのアモルファス構造膜が非常に高い熱起電力を有する新素材であることを発見した。熱電子発電では、ハフニウムなどのホウ化物がエミッター電極として有用であり、アルカリ金属熱発電に有用な炭化物・窒化物も見出された。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギーの変換技術に関する研究
松尾 拓
研究期間: 1987
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概要: 1.将来のエネルギー資源の多様化と需要の大幅な変動に対処するため, 種々のエネルギー間の高効率変換を実現できる新素材と新プロセス開発をめざしつぎの5研究班を組織して,先導的, 基礎的研究を推進した. 2.(1)燃料電池班:種々の燃料を直接電力に変換する高性能燃料電池を実現するために, 溶融炭酸塩型高温燃料電池, 高温型固体電解質燃料電池, 直接型アルコール燃料電池のそれぞれについて高活性で安定な電極と電解質導電体の種類と使用条件を明確にすると共に, 電池内の熱収支とエネルギー変換効率の関係を明らかにした. (2)太陽電池班:従来の太陽電池の効率を格段に向上させるために, 湿式太陽電池については界面の超微細構造と電気化学的活性の関係を解明し, 乾式太陽電池に関しては, 太陽光の全スペクトルを利用してエネルギー変換効率を向上させることをめざす多層タンデム構造太陽電池構成のための薄膜材料およびヘテロ界面の形成法を究明した. 光とマイクロ波を併用したハイブリッドCVDがとくに有用である. (3)熱化学班:Br-Ca-Fe系反応サイクルで水を水素と酸素に分解する連続操業のための触媒, 装置用金属の耐食性材料による被覆法, 高性能水素分離膜の開発が著しく進展した. また排熱を利用するケミカルヒートポンプの特性が明らかになった. (4)光化学班:植物の光合成を模範とする人工光合成系の実現をめざして, 光励起で発生させた高活性ラジカル対の電荷分離技術を確立すると共に炭酸ガスからメタンなどへの変換が可能であることを実証した. また, 高歪化合物によるエネルギー蓄積系として可視光でも作動する物質を開発した. (5)高温熱直接発電班:鉄シリサイドなどのアモルファス構造膜が非常に高い熱起電力を有する新素材であることを発見した. 熱電子発電には, タングステンなどのホウ化物がエミッター電極として有望であり, アルカリ金属熱発電に有用な炭化物, 窒化物も見出された. 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギーの変換技術に関する研究
松尾 拓
研究期間: 1989
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概要: 1.従来のエネルギー資源の多様化と需要の大幅な変動に対処するため、種々のエネルギー間の高効率変換を実現できる新素材と新プロセス開発をめざし、次の5研究班を組織して、先導的・基礎的研究を推進した。 2.(1)燃料電池班:直接型アルコール燃料電池、溶解炭酸塩型燃料電池、高温型固体電解質燃料電池について高活性で安定性の良い電極と電解質導電体の開発に成功すると共に、電池内のエネルギーおよび熱収支を評価することにより電池設計の指針を確立した。(2)太陽電池班:薄膜多層構造を用いれば変換効率40%に達する材料が実現できることを明らかにすると共に、キャリア閉じ込めによる表面再結合の低減の有用性を実証した。また、高品質アモルファスシリコン薄膜の形成法として光CVDおよびレーザとマイク波放電を併用したCVDがきわめて効果的であることを明らかにした。さらに湿式太陽電池について、電極表面の超微細構造の原子オーダーでの解明と効率の大幅向上を実現した。(3)熱化学班:熱化学サイクルを用いた水の分解による水素製造プロセスに関し、反応時間を従来の3分の1に短縮すると共に連続操業を可能にした。耐食材料を得るための多層構造CVD技術、高温域での水素分離技術も格段の進歩があった。(4)光化学班:人口光合成に関し、光触媒による二酸化炭素の固定が急速に進歩した。光励起による高酸化還元活性種の発生と反応制御には分子複合体の使用が有用であることを実証した。高歪化合物によるエネルギー貯蔵では放熱時に110度の温度上昇が可能になった。(5)高温熱直接発電班:鉄シリサイド系材料についてプラズマ処理が性能向上にきわめて有用であることを発見すると共に、ボロンやリンなどを用いた有望な新材料を見出した。また、タンタル-ハフニウムカーバイド電極を用いた熱電子発電器の試作に成功したほか、アルカリ金属熱発電用アルミナの耐食性向上因子を明かにした。 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギーの変換技術(連絡班)
松尾 拓
研究期間: 1992
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概要: 本計画の最終年度を迎えて問題が煮詰められ、つぎに示すように材料性能の飛躍的向上や画期的製造プロセスなどの際立った成果が挙げられた。 1。燃料電池班では電池内の熱分布解析の成功と熱応力の緩和を可能にする新型電解質の開発ならびに気相電解析出による高性能薄膜電解質作成法の発明があった。 2。太陽電池班ではGaAs/Si積層などによるタンデム方式を用いて太陽光のスペクトルを分割使用する事により、変換効率30%に近い高性能発電素子の開発に成功した。 3。人工光合成班は半導体系の薄膜状光触媒を用いて、二酸化炭素の還元によるメタノール、メタンへの転化および水から酸素と水素を発生させる水の完全分解反応を可能にした。 4。熱化学変換班では熱化学サイクルによる水から水素への転化反応を連続操作で運転する事に成功し、反応装置開発のための耐食材料ならびに高温での水素分離膜材料について格段の進歩があった。 5。熱・電気直接変換班では鉄シリサイドの超微粒子をプラズマ処理する事により、大幅の出力特性向上が可能になると共に、実用化のために熱電素子の要素モデル実験が行われた。 総括的に見ると触媒活性・耐食性・発電性能など各班の変換技術進展の鍵となった項目がnmレベルに近い超ミクロ構造の制御と言う共通点をもち、「構造と機能」の分野で学際研究の新領域が開拓された。 続きを見る
5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギ-の変換技術(連絡班)
松尾 拓
研究期間: 1991
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概要: 1.当面するエネルギ-問題に対処するには多様なエネルギ-相互の変換効率を高めて、需要と供給を無駄なく結ぶ新エネルギ-体系の確立がぜひ必要である。そこで本研究では次の5研究班を組織してエネルギ-変換のための新素材と新プロセス開発を推進した。 2.(1)燃料電池班:化石燃料から電気と熱への全体的変換効率を高める目的で、高温で作動する溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)と固体電解質燃料電池(SOFC)の研究を進めた。MCFC用の構造材料の腐食性を著しく低減できたほか、SOFC用の緻密な安定ジルコニア薄膜が迅速に作成できる気相電気化学プロセスが開発された。(2)太陽電池班:異なる波長の光を組み合わせて使用するタンデム型電池が変換効率向上の決め手になる事を示すとともにSi基板上に歪超格子を用いてGaAsの結晶を成長させる事により実験的裏付けを行った。30%変換効率達成が目前に迫っている。(3)人工光合成班:水から水素と酸素への光分解を触媒する層状半導体の種類がさらに増えたほか、超微粒子の酸化チタンを用いる事により二酸化炭素がメタノ-ルやメタンに還元されうる事が見出された。さらに、二酸化炭素の還元的固定の新プロセスが数種発見された。(4)熱化学班:CaーFcーBr系触媒による水の熱分解反応の連続運転にあたり、鍵となる触媒の耐久性を改善する方策が明らかにされた。また、反応装置に用いる金属材料の耐蝕性が著しく向上したほか、水素と水蒸気を高温のままで分離する機能性膜についても開発の定量的目安が得られた。(5)熱・電気直接変換班:セラミックス超微粒子のO_2プラズマ処理が熱起電力の向上にきわめて有効である事を明らかにしたほか、鉄シリサイド系の熱電素子を用いて単位重量当たりに得られる電気出力に従来に比べて約10倍も向上させた。 続きを見る
6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of エネルギ-の変換技術(連絡班)
松尾 拓
研究期間: 1990
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概要: 1.将来は地球環境保全の問題とも関連して多様な形態のエネルギ-相互の高効率変換により受容と供給を無駄なく結ぶエネルギ-体系の確立がつよく要請されている事を考慮し、次の5研究班を組織してエネルギ-変換技術の鍵を握る新材料と新プロセス開発のための先導的・基礎的研究推進を行なった。 2.(1)燃料電池班:高温での電気・熱同時供給による変換効率向上を目指して溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)と固体電解質燃料電池(SOFC)に焦点をあて、MCFC用の構造材料の耐蝕性向上と電極の高活性化法、SOFC用の高品質安定化ジルコニア薄膜の気相電気化学プロセスによる新作成技術確立、高耐熱性燃料改質触媒の開発に成功した。(2)太陽電池班:太陽光のスペクトルを分割して利用できるタンデム型電池を目指し、Si基板上に歪超格子を用いてGaAsの結晶成長に成功すると共に、30%以上の変換効率をもつ太陽電池数種の作成法を明らかにした。また、光CVDによる高品質アモルファス膜製造も可能になった。(3)人工光合成班:地球温暖化で問題となっている二酸化炭素の還元的固定法として半導体電極をはじめとする数種の光化学系が見いだされ、有機酸のほか炭化水素への変換が可能となった。また、水から水素と酸素への直接光分解反応が層状化合物を用いる事によって可能となった。(4)熱化学変換班:CaーBrーFe系触媒による水の熱分解による水素と酸素の発生をベンチスケ-ルプラントで2週間連続運転出来るまでに到達した。耐蝕材料の開発も順調であるほか、ケミカルヒ-トポンプと連動するシステムの検討も始まった。(5)熱・電気直接変換班:鉄シリサイド系熱電素子一対で20A/cm^2に達する短絡電流を得る迄になった。巨大熱起電力の発生に必要な超微粒子の生成機構が明らかになると共に、その生成速度も10倍向上した。 続きを見る