Developments of Reactive Water Splitting Ceramics and its Devices

活性水分解陶瓷及其器件的研究进展

• 批准号: 19360436
• 负责人: KODAMA Tatsuya
• 金额: $ 12.9万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19360436/
• 关键词: エネルギー生成・変換; 太陽熱利用; 太陽熱; 水分解; 水素製造; 熱化学サイクル; 反応器; 太陽集光; エネルギー; 反応性セラミック; 水素エネルギー; フェライト

本研究では, 海外のサンベルトの大型集光システムで得られる1400~1 600℃の高温太陽熱を熱源として2段階水熱分解サイクルを行う高水熱分解性セラミック(微粉体)の開発と, その反応デバイス化を目的とした。研究成果として, (1) 研究代表者が見出したフェライト/ジルコニア反応体(微粉体)を基軸として, 水熱分解性セラミック微粉体を, 米(サンディア国立研究所)で開発中のロータリー型分解器と, 日本・韓国(新潟大学・インハ大学)で開発中の発泡体デバイス水分解器のそれぞれのソーラー水分解器の反応体として適応するように改良し, その反応性とサイクル反応性を向上させることに成功した。サンディア国立研究所では, これらの結果からこの新規反応体によるデバイス開発を始めた。(2) 一方で, これを日本・韓国(新潟大学・インハ大学)で開発中の新型の発泡体デバイス反応器に利用できるように反応デバイス化し, その発泡体デバイスで2段階水熱分解サイクルを連続的に繰り返し行うことに成功した。反応活性と安定性の両面から総合的に判断すれば, 本反応デバイスは現在最も性能の優れた水熱分解デバイスであると評価できる。さらに韓国(インハ大学)の5kW太陽炉でこの反応デバイスのフィールド試験を行うための大型デバイスを合成すると共に, フィールド試験用のソーラー反応器を設計した。

在本研究中，我们将开发一种高度水热分解陶瓷（细粉），该陶瓷利用从海外阳光带大型冷凝系统获得的 1,400 至 1,600℃ 高温太阳热，进行两步水热分解循环，作为热源，目的是创建一个反应装置。研究成果包括：（1）美国（桑迪亚国家实验室）目前正在开发的旋转式分解器，以主要研究者发现的铁氧体/氧化锆反应物（细粉）为基础，生产可水热分解的陶瓷细粉。日本和韩国（新泻大学和仁荷大学）正在开发的泡沫装置水分解器经过改造，分别适合作为太阳能水分解器的反应物。我们成功地提高了其反应活性和循环反应活性。根据这些结果，桑迪亚国家实验室开始开发使用这种新反应物的设备。 （2）另一方面，我们将其制成反应装置，可用于日本和韩国（新泻大学和仁荷大学）正在开发的新型泡沫装置反应器，并开发了两种-使用该泡沫装置，我成功地连续重复了阶段水热分解循环。从反应活性和稳定性综合来看，该反应装置可以评价为目前性能最好的水热分解装置。此外，我们在韩国（仁荷大学）的5kW太阳能反应堆中合成了用于现场测试该反应装置的大型装置，并设计了用于现场测试的太阳能反应堆。

项目成果

Thermochemical two-step water-splitting for hydrogen production using Fe-YSZ particles and ceramic foam device

Fe-YSZ颗粒和泡沫陶瓷装置热化学两步水分解制氢

• 发表时间: 2008
• 期刊: Energy 33
• 作者: N. Gokon;T. Hasegawa;S. Takahashi and T. Kodama;郷右近 展之
• 通讯作者: 郷右近 展之

New Solar Water-Splitting Reactor With Ferrite Particles in an Internally Circulating Fluidized Bed

• DOI: 10.1115/1.3027511
• 发表时间: 2009-02-01
• 期刊: JOURNAL OF SOLAR ENERGY ENGINEERING-TRANSACTIONS OF THE ASME
• 影响因子: 2.3
• 作者: Gokon, Nobuyuki;Takahashi, Shingo;Kodama, Tatsuya
• 通讯作者: Kodama, Tatsuya

Monoclinic zirconia-supported Fe_3O_4 for the two-step water-splitting therm ochemical cycle at high thermal reduction temperatures of 1400-1600℃

单斜氧化锆负载Fe_3O_4用于1400-1600℃高热还原温度下的两步水分解热化学循环

• 发表时间: 2009
• 期刊: International Journal of Hydrogen Energy 34
• 作者: T. Kodama;T. Hasegawa;A. Nagasaki;N. Gokon;郷右近 展之;郷右近 展之;郷右近 展之
• 通讯作者: 郷右近 展之

Iron-Containing Yttria-Stabilized Zirconia System for Two-Step Thermochemical Water Splittng

用于两步热化学分解水的含铁氧化钇稳定氧化锆系统

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Solar Energy Engineering 130
• 作者: N. Gokon;T. Hasegawa;S. Takahashi and T. Kodama;郷右近 展之;郷右近 展之;郷右近 展之;児玉 竜也;児玉 竜也;郷右近 展之
• 通讯作者: 郷右近 展之

Application of an Internally Circulating Fluidized Bed for Windowed Solar Chemical Reactor with Direct Irradiation of Reacting Particles

• DOI: 10.1115/1.2807213
• 发表时间: 2008-02
• 期刊: Journal of Solar Energy Engineering-transactions of The Asme
• 影响因子: 2.3
• 作者: T. Kodama;S. Enomoto;Tsuyoshi Hatamachi;N. Gokon