Newsletter No.2 - 九州大学 炭素資源国際教育研究センター

Newsletter
No.
2
2011.10
◆プロジェクト研究紹介
反応速度の壁を突破する炭素資源の低温・迅速ガス化
文部科学省　最先端・次世代研究開発支援プログラム
炭素資源エネルギー学部門　教授　林 潤一郎
新規ガス化プロセスでエネルギー損失を大幅低減
ガス化は，石炭やバイオマス等の固体炭素資源をエネル
低温・迅速ガス化を実現する反応器・反応操作概念
図 1 に、このガス化の反応器・反応操作概念を示します。
ギー・化学共通のプラットフォームである水素・CO に統合
熱分解駆動チャーガス化、揮発成分・チャー間の化学的相
的に変換する反応プロセスであり、それゆえに次世代のエ
互作用（VCI）の強化と排除に加えて、チャーの酸素・水蒸
ネルギー・物質ネットワークにおいて hub の役割を担うと期
気ガス化で発生した含水蒸気高温ガスを迅速な揮発成分・
待されます。現行の石炭ガス化技術は、原料の一部を燃や
チャー同時改質・ガス化によって 600℃程度まで冷却しなが
して高温を作り出す高温部分燃焼をベースとしており（反応
ら合成ガスを製造します。さらにこの合成ガスを熱分解に
系出口での生成ガスの温度は 1400℃以上）、その結果、石
よって 400℃以下の低温まで化学的にクエンチします。言い
炭が持つ化学エネルギーの 20% 強が失われます。ガス化の
換えますと、ガス化炉出口温度 400℃以下となるガス化を実
本質的機能を発現させるには化学エネルギー損失を大幅に
現します。
低減する必要があり、これは水蒸気あるいは炭酸ガスを酸
二つのガス化・改質炉はいずれも、体積当たりの炭素量
化剤とする吸熱的ガス化を最大限導入することを意味します。
を最大にできる粒子移動層から成ります（図 2）。もう一つ
しかしながら、吸熱反応導入は反応温度と反応速度と資源
の特徴は、チャー表面で高い運動性と適度な揮発性を持つ
転換率の低下をもたらし、例えば、バイオマスガス化にお
カリウム触媒（相間移動触媒）を二つのガス化炉の間で循
いて未だに解決されていないタール残留等の問題を生じさ
環させ化学クエンチ、タール消去を確実なものにすることで
せます。次世代ガス化に求められるのは、低温・迅速とい
す。
う相矛盾する性能の両立です。触媒適用はガス化の低温化
に有効であり、これまでに多くの報告があります。遷移金属
触媒を固体資源に担持すると、600℃程度の低温でチャー
（初期反応である熱分解によって生成する炭化物）のガス化
熱の化学エネルギーへの再生と炭素資源の水素・CO
への統合
低温ガス化をガス化複合発電（IGCC）あるいはガス化・
が進行しますが、特例を除けば事前触媒担持に経済的合理
燃料電池複合発電（IGFC）に組み込むことによって、ガスター
性が見出されず、技術的には低温でメタン生成が支配的とな
ビンからの排熱（IGCC の場合、〜 700℃）あるいは燃料電
る熱力学制限や触媒担持後の脱水や水処理によるシステム
池からの排熱（IGFC の場合、〜 950℃）をガス化炉におい
効率低下の問題が避けられません。著者らは、これまで石
て化学再生することができ、化学エネルギー損失は実質的
炭、バイオマスの熱化学変換に関する研究を行ってきました
が、そのなかで得た知見等を踏まえ，ガス化反応系を抜本
的に見直し、新規のガス化プロセスを考案するに至りました。
図 1　低温化、迅速化するための鍵となる三つの現象
図 2　反応器システムの一例（多段粒子移動層システム）
Research and Education Center of Carbon Resources, Kyushu University Newsletter No.2, 2011.10
1
にゼロあるいは正味の増幅が可能です。また、提案法に含
ス化は，ガス化が本来持っている異種炭素資源の水素・CO
まれる化学クエンチの概念は、現行の高温ガス化や中高温
への統合を示す事例となり、これは将来に期待されるガス
熱排出プロセスに適用することによってガス顕熱の化学再
化による異種炭素資源・熱の水素・CO への統合（再生）を
生を行うことができます。さらに、本研究によって低温ガス
核とする持続的炭素サイクル化学大系の構築に道を拓くこと
化とともに概念実証される石炭・バイオマスハイブリッドガ
になります。
◆エコテクノ 2011 に出展
炭素センターの取り組みをパネル展示
◆ GCOE「新炭素資源学」公開講座
2011 年 10 月 12 日（水）～ 14 日（金）、北九州市西日本総
～今後のエネルギーベストミックスへ向けた課題と展望～
FUKUOKA
SCIENCE MONTH
合展示場で「エコテクノ 2011 地球環境・新エネルギー技術
展＆セミナー」が 開催され、炭素資源国際教育研究センター
は、九州経済産業局の「地球温暖化防止ゾーン」で、センター
の取り組みをパネル展示しました。ブース内の石炭等高度利
用推進コーナーで、石炭等の高度利用推進パネル、石炭サ
九州大学グローバル COE「新炭素資源学」
公開講座「エネルギーベストミックス」
日時
先端研究プロジェクトの紹介として、次世代ガス化や褐炭の
炭の利用やエネルギー
政 策、センターの連 携
について等の質問があ
り、今後 のエネルギー
利用の動向や産学連携
での取り組みに対する
関心の高さがうかがえま
九州大学筑紫キャンパス
総合研究棟（C-CUBE)
■共催：国公私立大コンソーシアム・福岡
講 演 会
体験・展示コーナー
C-CUBE 1 階 筑紫ホール 11:00 - 12:00
C-CUBE 3 階
各研究室の研究内容を、パネルをはじめビデオ・
課題と展望」
物品展示・デモ実験を使って説明します。
講演者：堀 史郎
ちびっ子・一般実験コーナー 12:00 - 15:00
経済産業省資源エネルギー庁国際エネルギー情報調査官、
九州大学客員教授
・果物電池で発電しよう！
・体温で発電するよ！
研究室見学
・スライムで電池を作ろう！
・身の回りの放射線を測定してみよう！
大学の研究室に足をふみ入れてみよう！
第 1 回 13:00 - 13:40 （コース A、B）
第 2 回 13:45 - 14:25 （コース A、B）
所要時間
身近なものから炭を作ろう !
※この実験は、研究室見学
各コース約 40 分程度
出発場所
で行います。
原田研究室（環境・生体分子計測）
コース B
遊びに来てね！
林研究室（バイオマス・石炭変換）
エッソ石油
JR九州鹿児島本線
↑ 博多
春日公園
3 丁目
市立春日野中学校
白木原
1 丁目
580
応用力学研究所
P
県立春日高等学校
通用門
※歩行者専用
P
C-Cube
P
西鉄天神大牟田線
↑ 福岡天神
春日高校前
春日門
580
生協
・学食
P
総合理工学府
筑紫自治
会館
サニー
JR 大野城駅
東口 JR 大野城駅前
JR 大野城駅
西口
白木原
2 丁目
西鉄白木原駅
東口
西鉄白木原駅
西口
市立大野中学校
約400 m
先導物質化学研究所
P
P
産学連携センター
P
市立大利中学校
P
九大筑紫キャンパス C-Cube で行
われます。講演会では、堀史郎
先生（資源エネルギー庁国際エ
ンター教授）に、3.11 震災後の
九州大学 筑紫地区 キャンパスマップ
サニー春日
公園店
春日野
中学校前
講座が、2011 年 11 月 5 日（土）、
ネルギー調査官、前九大炭素セ
コース B（13:00 発、13:45 発）
C-CUBE １階 受付前
菊池研究室（液晶材料）
コース A
12:00 - 16:00
研究室紹介パネル展示
「今後のエネルギーベストミックスへ向けた
エネルギーベストミックスについ
て九州大学の研究者でまとめた
100 m
200 feet
効率利用のパネルを展示紹介しました。来場者からは、石
会場
11月5日(土)
＜英語同時通訳付＞
ンプルとともに、炭素センター紹介、連携の取り組みとして、
炭素資源コンソーシアム、低炭素システム研究会のパネル、
2011年
■主催：九州大学グローバルCOE「新炭素資源学」
GCOE「新炭素資源学」の公開
市立大利小学校
報告書の内容を中心に講演いただきます。講演後は、討論・
ディベートを予定しています。また同時開催で、市民の方々
に楽しんでもらえる企画も用意しています。研究室見学ツ
アーや研究室紹介コーナー、パネルやビデオ、デモ実験
などでご紹介します。
「スライムで電池を作ろう！」、
「身近
なものから炭を作ろう」といった、子供から大人まで気に
なる実験体験コーナーもあります。ぜひお越しください。
http://ncrs.cm.kyushu-u.ac.jp/520.html
した。
◆石炭と燃料電池に関する国際会議（CCT&FCs-2011）を開催します
7t h I nte r n a t i o n a l Co n f e r e n ce o n C l e a n Co a l
の開発といった世界で最先端のクリーンエネルギー技術に
Technology and Fuel Cells（CCT&FCs-2011（第 7 回クリー
ついて議論します。会議のテーマは以下の通りです。1）
ンコールテクノロジーと燃料電池に関する国際会議）を
クリーンで高効率な石炭燃焼、2）高効率石炭火力発電技
2011 年 11 月 8 日（火）～ 10 日（木）、九大筑紫キャンパ
術、3）エネルギーの再生利用技術、4）環境保全技術、5）
スで開催します。この国際会議は、
（財）電力中央研究
二酸化炭素排出削減技術、6）燃料電池システム技術、7）
所と上海交通大学が、この分野における問題意識の共有
燃料電池性能の進歩、8）クリーンエネルギーのためのス
や、新技術の情報交換を目的に毎年開催してきたもので
マートプロセス技術。2011 年 11 月 8 日
（火）、11 月 9 日
（水）
す。今回の会議は、新たに炭素資源国際教育研究センター
の 2 日間のスケジュールで、総合講演、基調講演、口頭発表、
も共同で開催することになりました。日本、中国、さらに
ポスター発表を行います。また、最終日の 11 月 10 日（木）
欧米、オーストラリア、東南アジア各国から、著名な研究
には、電源開発（株）若松研究所の EAGLE 石炭ガス化プ
者を招へいし、石炭のクリーンで高効率利用や燃料電池
ラントの見学ツアーを企画しています。
編集後記　◆炭素センター展示室の世界地図
写真は、MAP OF THE COAL FIELD OF THE WORLD、1972 年の
地図で、地質の年代で色分けされた炭鉱が記されています。この
大きな地図の前では、地球の息吹が聞こえるのではという想像も。
展示室には他に、化石資源の標本約 50 点、研究紹介パネルなど
があります。一度、見に訪れてみてはいかがでしょうか。
発行　九州大学炭素資源国際教育研究センター
〒 816-8580　春日市春日公園 6-1
Tel & Fax　092-583-7614
E-mail　[email protected]
http://cr.cm.kyushu-u.ac.jp/
編集　人材育成推進室　清水康彰
行事一覧
開催日
名称
2011/9/20
エネルギーベストミックス研究会報告書「今後
のエネルギーのベストミックスへ向けた課題と
展望」を公表
2011/10/12-14
エコテクノ2011　炭素センターの取り組みをパ
ネル展示
2011/11/5
GCOE「新炭素資源学」公開講座～今後のエネ
ルギーベストミックスへ向けた課題と展望～
2011/11/8-10
7th International Conference on Clean Coal
Technology and Fuel Cells (CCT&FCs-2011)
Research and Education Center of Carbon Resources, Kyushu University Newsletter No.2, 2011.10
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