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海洋エネルギー物質創生分野の現在の研究

現在、海洋エネルギー物質創生分野で行われている研究について紹介します。

1. 水素貯蔵方法の基礎研究
1.1 水素吸蔵合金の水素吸蔵放出に伴う膨張収縮の可視化実験
1.2 水素吸蔵合金の有効熱伝導率計算方法の確立
2 海洋からリチウム回収

 

水素貯蔵方法の基礎研究

 水素吸蔵合金は安全性が高く、来るべき「水素エネルギー社会」において様々な用途での使用が期待されている。

水素吸蔵合金の利点
     ・比較的低温度(100℃以下)でも水素吸蔵放出が可能
     ・比較的低圧力(10気圧以下)でも水素吸蔵放出が可能
     ・爆発危険性が少ない
     ・省スペース
水素吸蔵合金の欠点
     ・重量が重い

水素吸蔵合金の水素吸蔵放出に伴う膨張収縮の可視化実験

水素吸蔵合金の水素吸蔵放出による膨張収縮の可視化は実験が困難なため、これまでほとんど行われていませんでした。当センターでは、二重構造の容器によって、水素吸蔵合金の膨張により生じる応力と水素ガスの圧力を分散し、可視化実験を行っております。

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水素吸蔵合金膨張収縮可視化実験装置

 

水素吸蔵放出の繰返しで、粒子が崩壊し、充填層の体積が増加する様子が明確に観察されている。

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水素最大吸蔵時の充填層

 

水素吸蔵に伴う膨張、水素放出に伴う収縮が明確に観察されている。

水素吸蔵合金の水素吸蔵放出

<主な発表論文>
M.Matsushita,et al.,International Journal of Hydrogen Energy,Volume 38, Issue 17, pp. 7056 - 7064,(2013).

松下政裕 他,日本機械学会論文集B VOL.78, NO.794, pp. 1810 - 1821, (2012).

 

水素吸蔵合金の有効熱伝導率計算方法の確立

 古くから粉体層の有効熱伝導率の計算方法は提案されているが、水素吸蔵合金のような膨張収縮を伴う粉体層の有効熱伝導率の計算を行うにはモデルの改良が必要となる。空隙率の実験式の導入、接触エリア係数変化モデル構築により、計算方法の確立を目指している。

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水素吸蔵合金の有効熱伝導率の計算例

<主な発表論文>
松下政裕 他,日本機械学会論文集B VOL.79, NO.804, pp. 1664 - 1674, (2013).

 

海洋からのリチウム回収

海水中のリチウムの濃度は、地域差はありますが0.1~0.2ppmと極めて低く、また高濃度の共存イオン(ナトリウム10,000ppm以上)の妨害があるためリチウムのみを選択的に回収する技術が必要です。リチウム回収装置では、佐賀大学で開発されたリチウム吸着剤を充填した分離カラムを中心として、海水導入部、リチウム濃縮部、リチウム晶析部及び全プロセスを自動運転する管理システムから成っています。