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研究グループ&研究ラボ 概要

当部門は 9つの研究グループと 2つのラボで研究を実施しています。
ここでは研究グループの概要を紹介します。詳細は各研究グループのWebをご覧ください。

研究グループ 研究ラボ

エンジン燃焼排気制御グループ

自動車メーカが直面している「競争前領域」の共通課題等、自動車業界の全体的なニーズを正確に捉え、エンジン燃焼と排出ガス浄化に関する先進技術の開発に向けた基礎的および先導的研究を行います。また、次世代エンジンシステムの実用化に資する研究開発を実施し、輸部門の石油依存度低減に貢献します。さらに、自動車燃料に係わる国内外標準化を継続的に推進します。

keywords : エンジン、内燃機関、燃料、噴霧、燃焼、排ガス浄化触媒、標準化、車両シミュレーションモデル


流体制御グループ

エネルギー機器を構成する機械部品の空力特性やエンジンシステムの熱効率が飛躍的に向上するためには、センサ/アクチュエータといった先端的な流体制御デバイスの開発に加え、それらを統合した高度な制御システムの構築が必要不可欠です。本研究グループでは、持続可能な開発目標(SDGs)もとで次世代モビリティ社会に貢献できる革新的なエネルギー効率向上技術の確立を目指し、以下の研究に取り組んでいます。

  1. 流体制御デバイスを用いた流体機械の空力特性改善
  2. 非熱プラズマを用いた着火・燃焼促進
  3. 小型無人航空機の飛行環境・飛行計画を考慮した機体設計
  4. 電動航空機、垂直離着陸機(VTOL)の研究開発、航空機の飛行制御・効率向上
  5. 液体水素利用技術開発、定置型水素エネルギー利用システム開発

keywords : 流体制御、燃焼、着火、飛行制御、飛行力学、着雪、着氷、液体水素、アクチュエータ、センサ、プラズマ、レーザー、熱流体計測、モビリティ

熱流体システムグループ

当研究グループでは低炭素社会実現に資するエネルギーシステム構築に向けて、水素および水素化合物をエネルギーキャリアとして利用するエネルギー変換技術の開発を行っています。 具体的には先進的なターボ機械および電気化学的エネルギー変換機器などの熱流体システムを開発対象としています。これらの機器開発に当たっては、システム研究、要素技術研究の双方を積極的に推進しております。

keywords : ガスタービン、プラズマアクチュエータ、燃料電池、水電解、水素、アンモニア

熱利用グループ

省エネルギーと未利用エネルギーの積極的な活用による低炭素社会を実現するためには、種々のエネルギーシステムで発生する熱流体現象を解明し、エネルギーを極限まで活用する高度な熱制御・熱利用技術を確立する必要があります。このためナノスケール制御による沸騰・凝縮・熱輸送技術や潜熱蓄熱技術、革新熱流動可視化計測/数値シミュレーション技術の開発など、先導的基盤技術や計測・評価技術およびこれらを含む高度熱輸送システムなどのシステム開発に至るまで幅広く研究を実施しています。

keywords : 潜熱利用技術(蓄熱、沸騰冷却,熱交換器)、圧縮機、流れの可視化、CFD(Computational Fluid Dynamics)


電機システムグループ

エネルギー資源の有効利用およびエネルギー利用の一層の高効率化に向け、電気・機械・化学エネルギーの変換および利用のための電機システムに関する以下の研究を行っています。

  1. 超電導技術を活用した航空機用電気推進システムおよび各種省エネルギー機器の開発、高温超電導線材製造・加工プロセス開発と評価技術の開発
  2. 先進型・革新型電池の安全性・信頼性評価技術の開発
  3. エネルギーデバイスの実用化に向けた新規カルコゲナイド材料の研究開発

keywords : 超電導、航空機電動化、先進/革新型電池、安全性・寿命評価、太陽電池、半導体の製膜・評価技術


航空用超電導電気推進システムのイメージ(発電機、ケーブル、モーターを超電導化)

長尺超電導線材の外観写真

円筒型リチウムイオン電池の発熱特性解析用非破壊昇温X線回折測定システム(@SPring-8)

低コストかつ資源豊富な材料Cu2ZnSnS4(CZTS)太陽電池の作製・評価

熱電材料物性グループ

熱電変換技術は、半導体や金属等を利用した直接エネルギー変換技術です。身の回りにある熱(温度差)を利用して発電したり、逆に電気を利用して過熱や冷却が出来ます。タービンや圧縮機を使用せず、固体素子だけで発電や冷却が実現でき、構造が単純でメンテナンス不要な高い信頼性のシステムが実現できます。

当グループでは熱電変換材料の高性能化と低コスト化を目指し、材料物性の基礎研究から材料合成プロセス、熱電モジュール試作・評価などに加え、実用化に向けたモジュール性能評価技術や発電ユニット開発、さらには将来的に必要とされるモジュール評価の国際標準化に向けた活動など、幅広い研究開発を行っています。

keywords : 熱電変換、熱電材料、熱電モジュール、廃熱回収発電


ビスマスナノワイヤーの
ホール係数測定技術
   
ローンペアを持つ結晶構造の探索

エネルギー界面技術グループ

リチウムイオン二次電池等の電力エネルギーの貯蔵デバイスは、これまでモバイル機器用途に多用されてきました。しかし、近年電気自動車等への搭載による運輸部門の低炭素化や、再生可能エネルギー由来の電力平準化のための定置利用など、用途拡大により高性能蓄電池の開発が重要となっています。

エネルギー界面技術グループでは、社会のニーズに答えるために、電力貯蔵デバイス中の材料界面で生じる現象の解明と制御を通じ、高性能デバイスの設計・開発を目指した研究を行っています。特に、高エネルギー密度、大容量かつ高出力特性を併せ持つ高性能ポストリチウムイオン電池の開発に取り組んでいます。

keywords : リチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池、リチウム空気電池、全固体電池、電極材料


化合物薄膜材料グループ

CIGS太陽電池ならびに関連材料
持続可能なスマートエネルギー社会に向けた化合物薄膜太陽電池の進化に貢献します。Cu(In,Ga)Se2(CIGS)に代表される化合物薄膜を用いた超軽量フイルムシート状太陽電池の開発、また高性能・低コスト多接合型太陽電池の実現に向けて、化合物薄膜材料の基礎研究からデバイス作製技術など応用研究まで幅広く取り組んでいます。太陽電池の光吸収層や透明導電膜の性能向上、新規材料の探索、デバイス開発などを、先端的な物性評価技術を駆使し実践するとともに、得られた成果の産業界橋渡しなど広く社会に貢献します。

keywords : CIGS、太陽電池、薄膜、透明導電膜、フレキシブルエレクトロニクス


エネルギー変換技術グループ

エネルギーの電力化が加速する中、高効率なエネルギー変換技術の開発が求められています。当グループでは、燃料を高効率に電力に変換可能なエネルギー変換デバイスである固体酸化物形燃料電池(SOFC)やプロトン伝導性の電解質を用いたPEFC, ITFCなどの燃料電池、有機レドックスフロー電池の他、エネルギーキャリアとなる物質の高効率な水素化・脱水素化のため触媒材料の研究をしています。電気化学、熱力学をベースとして材料劣化メカニズム解析や新規材料開発を実施することで、エネルギー資源の有効利用に貢献します。

keywords : 燃料電池材料(SOFC, PEFC, ITFC)、レドックスフロー電池、水素化・脱水素化触媒、電気化学デバイス


次世代自動車エンジン研究ラボ

自動車技術に関する協調領域の研究課題に対して、分野融合によりオール産総研として取り組み、日本の産業競争力強化に貢献します。従来のエンジン燃焼や排気後処理関連だけでなく、システム制御、分析、システム評価,材料技術等を専門とする研究者等にも幅広く参加を呼びかけ、産総研におけるエンジン技術の結集を図り、自動車メーカと協力してエンジンシステムの環境適合技術のスピードアップを目指します。

keywords : エンジン、内燃機関、燃料、噴霧、燃焼、排ガス浄化触媒、標準化、システム、制御


エンジン研究の課題マップ

固体酸化物エネルギー変換先端技術ラボ

酸化物を電解質として使った高温電気化学デバイスとして、固体酸化物形燃料電池(SOFC)や高温水蒸気電解(SOEC)があります。当ラボでは、 省エネルギー研究部門 (エネルギー・環境領域)と 無機機能材料研究部門 (材料・化学領域)が中心となって、これらデバイスの高性能化技術や革新・先端技術を開発しています。また、固体酸化物エネルギー変換先端技術コンソーシアム (ASEC) での中心的な役割も果たし、企業との共同研究を推進しています。

  1. SOFC-SOEC関連の先端技術を開発:従来比10倍以上の高活性電極材料創製、セルスタック創成・製造技術開発、評価技術開発
  2. 新規な高効率エネルギー変換デバイスの創製
  3. 産総研内の様々な領域の研究者を結集
  4. 産総研と企業、大学、研究機関などをつなぐイノベーションハブ機能としての役割

keywords : 固体酸化物形燃料電池(SOFC), SOEC, 固体電解質、エネルギー変換

High performance SOFC cathode

TEM image pf cathode(left) and oxide ion diffusion path(right)

 
High performance SOFCs fabrication

最終更新日:2020. 6. 8

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