創エネルギー研究部門

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受賞

受賞 2017年

受賞名 2016年度(平成28年度) 石油学会 奨励賞(出光興産賞)
受賞日 2017年5月24日
受賞者 創エネルギー研究部門
エネルギー触媒技術グループ 主任研究員 望月 剛久
詳細情報 石油学会 2016年度 奨励賞(出光興産賞)
http://www.sekiyu-gakkai.or.jp/jp/aword/h28/mochiduki.html
概要 「クリーン燃料製造のためのFT合成および軽油・バイオオイルの水素化精製に有効な触媒の開発」で受賞、
石油学会 第66回研究発表会(2017年5月24日、東京 タワーホール船堀)にて表彰されました。


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【研究業績の概要】
地球環境保全およびエネルギーセキュリティの観点から、石油系および非石油系炭素資源からクリーンな燃料を製造するため、以下5つの触媒技術開発に取り組んだ。

① 天然ガスや石炭、バイオマス等から炭化水素燃料の製造可能なFischer-Tropsch(FT)合成用のコバルト(Co)触媒の開発に取り組み、キレート剤を用いてSiO2担体上に生成するCo粒子径を制御する手法を開発した。Co含浸液へのニトリロ三酢酸などのキレート剤の添加および適切な焼成温度の選択で、高分散なCo種を形成させることでFT合成触媒の活性を大幅に向上させることに成功した。触媒調製過程におけるキレート剤とCo種およびSiO2表面OH基との相互作用がCo種の分散性向上の要因であることを明らかにした。
② 軽油の超深度脱硫反応や芳香族水素化反応に高い性能を示す希土類添加Pd-Pt/USY触媒について、希土類添加効果の発現メカニズムをモデル化合物の反応や触媒のキャラクタリゼーションによって明らかにした。
③ USY担体へのYb等の希土類添加により、USY上の強酸点の減少による芳香族の吸着阻害の緩和や、Pd-Pt粒子の高分散化および実反応条件下でのPd-Pt粒子と硫黄化合物との親和性の低下が、触媒の脱硫活性(耐硫黄性)、芳香族水素化活性の向上に寄与していることを見出した。
 これら活性種の粒子径制御や担体の酸性質制御による触媒の高性能化に関する知見は、④ ジャトロファ等の非食料系バイオマスの急速熱分解反応へのUSY等のゼオライト触媒の適用や ⑤ 熱分解で得られるバイオオイルの脱酸素反応へのCo系触媒やPt、Pd系貴金属触媒の適用といった触媒の探索、改良、開発にさらにつながった。
受賞名 スマートプロセス学会 Best Review 賞
受賞日 2017年5月23日
受賞者 創エネルギー研究部門
未利用炭素資源グループ テクニカルスタッフ 小木 知子
未利用炭素資源グループ 上級主任研究員 中西 正和
概要 論文「噴流床炉を用いたバイオマスガス化-液体燃料(BTL)合成に関する研究 -日本の現状と将来-」で受賞しました。
(掲載誌:スマートプロセス学会誌, Vol. 5, No. 2, pp. 102-107, 2016)

スマートプロセス学会 春季総合学術講演会(2017.5.23、大阪大学)にて、小木 知子・テクニカルスタッフが受賞記念講演を行いました。

【論文の概要】
バイオマスをガス化し、生成ガスから液体燃料(BTL:Biomass-to-Liquid)を製造するプロセスは、高いGHG(温室効果ガス)削減効果、既存のシステムへ直接代替可能等の観点からも有望で、2030年頃の実用化を目指し国の重点政策の一つに掲げられている。バイオマスガス化は、石炭のガス化の応用で発展したが、バイオマスと石炭ではガス化特性が異なってくるので、その特性に応じた反応特性の把握が必要である。ガス化の形式は、ガス化圧力/温度、ガス化剤、ガス化炉形式等に応じて分類され、多種にわたり、原料と用途に応じて使用される。バイオマスガス化-液体燃料製造は、ガス化発電に比べ生成ガスの組成制御やガス精製に厳しいレベルが要求されるが、精密制御・精密精製を得て得られたガス(合成ガス)を原料にして、多くの有用な物質を製造することが可能である。液体燃料(BTL製造)のためのガス化炉としては、流動床(+改質炉)か噴流床が適している、と言われている。本稿では、BTL製造の技術の解説と研究例、特に当研究室で行ってきた研究例を紹介する。
 
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受賞名 Outstanding Paper Award of 2016 (化学工学会)
受賞日 2017年4月21日
受賞者 創エネルギー研究部門
メタンハイドレート生産システムグループ 研究員(現・神戸製鋼所) 清水 努
メタンハイドレート生産システムグループ グループ長 山本 佳孝
副部門長(メタンハイドレートプロジェクトユニット代表) 天満 則夫
概要 論文「Shear-Induced Microbubble Generation at High Pressures」で受賞しました。
(掲載誌:Journal of Chemical Engineering of Japan, Vol. 49, No. 6, pp. 519-525, June 2016)




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【研究の概要】
数MPaの高圧水中におけるメタンガス気泡群がターボポンプ等での強乱流により流体せん断を受けると多量のマイクロバブルが生成されることを実験的に確認した。さらに、気泡径分布関数を詳細に解析することで、マイクロバブル発生メカニズムを解明した。この結果は、海洋メタンハイドレートの生産坑井管内におけるメタンハイドレート再生成挙動の把握や気液分離器等の構成機器の混相流現象の理解にとって重要な知見である。




化学工学会第49回秋季大会(2017.9.20~22日、名古屋大学)にて、受賞講演と表彰が行われました。
受賞名 2016年度(平成28年度) 日本エネルギー学会 進歩賞 (学術部門)
受賞日 2017年2月28日
受賞者 創エネルギー研究部門
エネルギー触媒技術グループ グループ長 高木 英行
概要 「水素を利用したエネルギー技術に関する触媒反応システムおよび材料の研究」で受賞、
日本エネルギー学会 第92回定時総会(2017年2月28日、東京 学士会館)にて表彰されました。


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【受賞理由】
触媒を用いた水素化反応システムに関する研究に取り組み、極性溶媒中でも温和な条件下で高い触媒活性が発現する新しい反応系を開発した。この反応系を用いることで、極性溶媒にしか可溶化しない重質系炭化水素化合物の芳香環構造の水素化が可能であることを見出すとともに、溶媒に可溶化した石炭の水素化改質を行うことで、石炭の熱分解反応性が著しく向上することを明らかにしている。
また、水素等エネルギー貯蔵材料の開発に関する研究に取り組み、炭素および多孔性材料に対して、精度の高い水素貯蔵量評価技術を確立し、材料の構造と水素貯蔵量との関係を明確に示すとともに、スピルオーバー水素の炭素表面における吸着(結合)状態を解明した。
さらに、経済産業省資源エネルギー庁が事務局を担当する「水素・燃料電池戦略協議会」に関わり、また、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)「水素利用等先導研究開発事業/トータルシステム導入シナリオ調査研究」の代表者(2014~2015年度)を務めるなど、政策立案や国が実施するプロジェクトに対しても貢献しており、水素エネルギー技術の分野を担う次世代の研究者として活躍している。

(出典:日本エネルギー学会機関紙えねるみくす Vol. 96, Number 3, May 2017)

【関連情報】平成28年度 日本エネルギー学会 各種表彰受賞者
http://www.jie.or.jp/files/libs/309/201706221456367904.pdf

受賞 2016年

受賞名 第36回水素エネルギー協会大会 学生優秀発表(ポスター)賞
受賞日 2016年11月28日
受賞者 筑波大学 大学院 システム情報工学研究科
修士課程2年 平良 有紗、 助教 花田 信子、 教授 石田 政義
産総研 創エネルギー研究部門 エネルギー触媒技術グループ
グループ長 高木 英行、 主任研究員 望月 剛久、 研究員 西 政康、 主任研究員 陳 仕元
概要 ポスター「アンモニア合成用Ru触媒における担体および助触媒の影響」で受賞しました。
(2016年11月28・29日@タワーホール船堀)

【研究の概要】
従来の天然ガス原料からのアンモニア合成に代わるCO2フリー水素を原料としたアンモニア合成プロセスの研究開発が進められている。従来のアンモニア合成は高温・高圧(>400℃、>20 MPa)の条件を必要とするため、この条件を緩和することができれば、アンモニア合成設備の小規模化や変動電源への対応等が期待できる。
本研究では、従来の鉄系触媒に比べ、より低温・低圧条件下において高い活性を発現することが報告されているルテニウム(Ru)系触媒)に着目した。触媒担体として細孔構造の異なるカーボン材料を選定し、また、助触媒としてBaあるいはCsを担持した。調製した触媒を用いてアンモニア合成試験を行い、アンモニア合成活性に対するカーボン担体の細孔構造の影響及び助触媒の効果を検討した結果、助触媒の種類によって触媒活性に対する担体の細孔構造の影響が異なることがわかった。
受賞名 第5回JACI/GSCシンポジウム GSCポスター賞
受賞日 2016年6月3日
受賞者 創エネルギー研究部門 エネルギー触媒技術グループ
尾西 尚弥 産総研特別研究員
概要 ポスター「均一系触媒を用いたギ酸分解による水素の大量発生」で受賞しました。

【研究の概要】
環境低負荷型社会を実現するため、新たなエネルギー媒体として水素が注目されている。しかしながら、水素は爆発性を有し、また、常温常圧でガスであることから、物理的な貯蔵や輸送には改善の余地がある。そのため、水素を化学貯蔵物質へと変換する手法が注目されており、その一つとして、ギ酸が候補として挙げられる。ギ酸は、人体・環境への負荷が低く、常温常圧下において液体であり、また、水素を4.3wt%保管できる。Fig 1.に示すギ酸を水素キャリアとするサイクルは、水中、かつ、均一系にて達成が可能であり、Ir触媒を用いた反応系が盛んに研究されている。本研究では、高耐久性かつ高活性触媒を開発し、これまで報告例の無いギ酸からの大量水素製造を達成したため、その内容について報告する。

当研究室においては、触媒活性を向上させる手法として、金属中心の電子密度を高めることが有効であることを既に報告している。そこで、高い電子供与性効果が期待される新規配位子を有するIr触媒を合成した。新規触媒を用い、ギ酸分解反応を水中にて行ったところ、従来のピリジンやイミダゾールを配位骨格とする触媒に比べ、高活性を示すことが明らかとなった。また、同触媒を用い、耐久性試験を行ったところ、非常に高い耐久性を示すことを明らかにした。具体的には、[HCOOH] = 10 M、 [cat] = 10 µM、 50 ℃、 1Lスケールにてギ酸分解を行ったところ、約2週間にわたり活性を示し続け、最終的に 1 m3 のガスを発生させることに成功した(Fig 2.)。途中、ギ酸を追加したが、失活することなく反応は完了した。

  
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受賞名 日本化学会第96春季年会 優秀講演賞(産業)
受賞日 2016年4月12日
受賞者 創エネルギー研究部門 エネルギー触媒技術グループ
尾西 尚弥 産総研特別研究員
詳細情報 https://www.csj.jp/nenkai/96haru/8-5.html#3
概要 講演題名「ギ酸の脱水素化による水素の大量製造」で受賞しました。

受賞 2015年

受賞名 2015年度 炭素材料学会 学術賞
受賞日 2015年12月3日
受賞者 創エネルギー研究部門 エネルギー変換材料グループ
曽根田 靖 主任研究員
詳細情報 http://www.tanso.org/contents/award/award2015syo.html
研究業績 「ナノカーボン材料の組織制御と高性能蓄電電極材料への展開」
受賞名 平成27年 日本熱物性学会賞 奨励賞
受賞日 2015年10月20日
受賞者 創エネルギー研究部門 メタンハイドレート生産システムグループ
室町 実大 研究員
詳細情報 http://www.netsubussei.jp/award.html
研究業績 「セミクラスレートハイドレートの熱力学的安定性に関する研究」
受賞名 2015年度 日本雪氷学会 平田賞
受賞日 2015年9月15日
受賞者 創エネルギー研究部門 メタンハイドレート生産技術グループ
木田 真人 研究員
詳細情報 http://www.seppyo.org/articles/news2015/l7bf4g
研究業績 「ガスハイドレートのガス包蔵性と安定性に関する研究」
受賞名 平成27年度 国土技術開発賞 最優秀賞
受賞日 2015年7月30日
受賞者 創エネルギー研究部門 炭素資源転換プロセスグループ
鈴木 善三 上級主任研究員
詳細情報 https://www.aist.go.jp/aist_j/news/prize/itemid025-001875.html
概要 「過給式流動燃焼システム」

 公共インフラである下水道システムでは、下水処理の過程で余剰汚泥が大量に発生し、そのほとんどは減容化・安定化のため焼却処理されており、エネルギー多消費型のプロセスがほとんどである。これに対して「過給式流動燃焼システム」では流動層形式を維持し、焼却炉を0.15MPaG程度の加圧条件で、燃焼で生じる排ガスを過給機に導入した。これにより、送風・排気ファンが不要となり、電力使用量が60%以上削減された。また、加圧条件のため焼却炉が小型となり熱損失が低下し、補助燃料も大幅に削減可能となった。加えて、高温燃焼により、温暖化ガスであるN2Oの排出量がこれまでの 1/2 ~ 1/3 となった。省エネルギーと環境対策を両立した新しい焼却システムとすることができた。本システムは、すでに東京都などの自治体に導入され、4基が稼働中で、業界でも高い評価を受けている。
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最終更新日 2017.11.29