水素吸蔵合金アクチュエータを用いた地熱利用技術の開発

储氢合金致动器地热利用技术开发

基本信息

批准号：
21656228
负责人：
加藤昌治
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21656228/
关键词：
資源開発工学地熱

项目摘要

本研究は,地球温暖化の進行を抑制し,そして昨今のエネルギー供給不安の解消に向けての足掛かりとするために,石油代替エネルギーとして再生可能エネルギーである地熱資源の有効活用を目指している.そこで,低エンタルピーの地熱・温泉熱だけで動作する自律駆動型水素吸蔵合金アクチュエータを開発し,その有効性を示すことを具体的な目的とした.当アクチュエータに求めたものは,数十℃の温度差で動作が可能であること,水素吸蔵合金1kg当たり8Wの出力を出せること,そしてすべての動作が高温・低温熱源の温度差によってのみ行なわれるということである.このアクチュエータの駆動においては,排熱や余剰熱を利用するため燃料費はかからず,また駆動のために二酸化炭素等の温室効果ガスも排出しない.そして得られる力学エネルギーはそのまま利用してもよいし,発電に使ってもよい.本研究では,その取り掛かりとして,自律駆動型アクチュエータに必要とされる水素吸蔵合金の特性,合金容器の幾何学的特徴,水素ガスの流動に影響を及ぼす因子,熱交換性能を評価し,現場実証試験に相応しい地熱・温泉地域および施設を選定し,最後にそこで当アクチュエータの実証試験を実施した.本研究で得られた成果は次のようである:(1)水素吸蔵合金アクチュエータの試作において,合金容器には熱伝導性の良い銅管を使用し,水素ガスは漏洩しやすいため配管の接続には極力継手を使用せず,ロウ付けすることが有効であることがわかった.(2)安全のために水素圧の上限を1MPaとした場合でも,アクチュエータの動作には十分な圧力であった.(3)北海道内の温泉地における実証試験では,温泉水を高温熱源,雪氷水を低温熱源として当アクチュエータを動作させ,自律的に駆動する温泉水送水ポンプを稼働させた.(4)その結果,合金1kg当たり8.8W程度の出力を得ることに成功した.

这项研究旨在有效利用地热资源（可再生能源）作为石油的替代品，以遏制全球变暖的进程，并为解决最近对能源供应的担忧提供一个垫脚石。该执行器的具体目的是开发一种仅利用地热和温泉热进行操作的自动驱动储氢合金执行器，并证明其必须能够运行。，每1公斤储氢合金可产生8W的输出，所有操作仅通过高低温热源之间的温差来进行。在驱动该执行器时，没有使用废气热和余热。燃料成本低，并且驱动器不排放二氧化碳等温室气体。获得的机械能可以直接使用或用作自主执行器。我们评估了蒸发器所需储氢合金的特性、合金容器的几何特性、影响氢气流动的因素以及换热性能，并选择了适合现场使用的地热/温泉区域和设施最后是演示测试。本研究取得的结果如下：（1）储氢合金致动器的样机制作中，采用导热性能良好的铜管作为合金容器，氢气由于容易泄漏，需要连接管道发现尽可能不使用接头的钎焊是有效的。 (2) 即使为了安全起见将氢气压力的上限设定为 1 MPa，该压力也足以用于执行器操作。 (3) 温泉地区的水果。在北海道在验证试验中，执行器使用温泉水作为高温热源，冰雪水作为低温热源运行，并运行自动驱动的温泉水泵。（4）结果，成功获得每 1 kg 合金的输出约为 8.8 W。