【材料工学】発電所・工場からの熱水排熱（廃熱）を蓄える長期蓄熱セラミックスの開発に成功 京大 [しじみ★]
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→熱水（100℃以下）の熱エネルギーを長期に蓄えられる蓄熱セラミックスを発見しました。
→この長期蓄熱セラミックスは、圧力をかけることにより、望みのタイミングで熱エネルギーを取り出すことができます。
→火力発電所や原子力発電所、工場などで排出される廃熱エネルギーを蓄えて、有効に再利用できる可能性につながると期待されます。
■東京大学 大越慎一教授らは東京工業大学やパナソニックなどと共同で、セ氏100度以下の熱を蓄えるセラミックスを開発した。火力発電所などから出る低い温度の熱の多くは、ほとんど使われずに無駄になっている。新しいセラミックスで熱をため、廃熱の有効活用につなげたい考えだ。
研究グループは、五酸化三チタンというセラミックスで、チタンの一部をスカンジウムに置き換えた。
■発表概要
東京大学大学院理学系研究科の大越慎一教授らの共同研究グループは、38ºCから67ºCまでのお湯あるいは熱水の熱エネルギーを永続的に蓄えることができる長期蓄熱セラミックスを発見しました。この新物質はスカンジウム置換型ラムダ五酸化三チタン（λ-ScxTi3−xO5）という物質で、熱水などの100℃以下の熱のエネルギーを蓄えられ、圧力をかけることでその蓄熱エネルギーを取り出すことができます。このような低温排熱対応の長期蓄熱セラミックスは、火力発電所や原子力発電所などで排出される熱水の熱エネルギーを蓄えるのに有効です。また、工場や自動車からの廃熱を再利用するための素材としても期待されます。
本研究成果は、日本時間2020年7月2日（木）にScience Advances（サイエンス・アドバンシズ）のオンライン版で公開されました。
■発表内容
火力発電所や原子力発電所で発生した熱エネルギーの全てを電力に変換することは難しく、実際には、発生した熱エネルギーの70%は廃熱として外部に失われてしまっています。その廃熱は主に水で冷却され、熱水（100℃以下）として海水に放出されており有効に利用できていません。もし、このような廃熱を逃さずに蓄えて再利用することができれば、エネルギー効率の改善のみならず熱水を河川に放出することによる周辺環境への悪影響を防ぐことができます。
本研究では、ラムダ五酸化三チタン（λ-Ti3O5）（注１）のチタンの一部をスカンジウム（Sc）に置換したスカンジウム置換型ラムダ五酸化三チタン（λ-ScxTi3−xO5）という新物質を合成しました。この物質はアーク溶解法（注２）により合成され、λ-ScxTi3−xO5（x=0.09, 0.105, 0.108）という組成でした。Spring-8のシンクロトロンX線回折（注３）測定により、無置換のλ-Ti3O5と同じ単斜晶系（空間群C2/m）の結晶構造であることがわかりました（図１a）。また、透過型電子顕微鏡像からは、約100 nm × 200 nmのストライプ状ドメインが凝集した物質であることがわかりました。このスカンジウム置換型ラムダ五酸化三チタンは極めて高い安定性をもっており、367日（1年）後も変化しないことを確認しています。一方、このスカンジウム置換型ラムダ五酸化三チタンに圧力をかけると、瞬時にスカンジウム置換型ベータ五酸化三チタン（β-ScxTi3−xO5）への圧力誘起相転移が観測されました。（以降、λ-ScxTi3−xO5をλ相、β-ScxTi3−xO5をβ相と呼びます。）圧力をかけることによりβ相へと転移した試料の吸熱特性を調べたところ、x = 0.09の組成の試料では67 ℃に吸熱ピークが観測され、100 ℃以下の熱を吸収する固体−固体相転移型の蓄熱物質であることが明らかとなりました（図１b）。また、λ相とβ相の間の相転移は、加圧と加熱により繰り返し起こることも確認されています（図１c）。このように、本研究では低温排熱用の長期蓄熱セラミックスを見出すことに成功しました。
https://apps.adm.s.u-tokyo.ac.jp/WEB_info/p/pub/6013/ohkoshi1.png
続きはソースで
https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2020/6908/
関連記事
廃熱を蓄えるセラミックス：日本経済新聞
https://www.nikkei.com/article/DGKKZO62457550X00C20A8TJM000/ 圧力を掛けられる形状にする必要がある。
排熱が欲しいところに配置する必要がある。
有効利用は難しいだろうな チタンとかコスト高そう
しかし劣化しないなら使えそう >>8
いやスカンジウムの方が高い
しかもスカンジウムはかなり優秀な添加元素で
需要も高いので値段は下がらんだろな〜 せいぜい温水プール作るくらいだろ
各家庭に温水として配ってもそんなに使わないし
配管のメンテが大変だ
研究終わり 無駄金使うなよ >>11
コストが下がるような研究は欲しいだろ
道路の融雪とか、温水の利用法はいくらでもあるし 猫舌なので家庭用の開発もお願い。味噌汁冷ましたどんぶりでチキンラーメンが作れるとか 環境省が住民の反対を押し切り、汚染土でキャベツなど農作物を栽培させる方針へ
://twitter.com/shantiphula/status/1292658213934882819?s=20
https://twitter.com/5chan_nel (5ch newer account) これ10万円分作ってもコップ一杯の水1℃上げるだけ
いくら成果アピールって言っても吹き過ぎて笑いものレベル
終了〜〜〜 ドラえもんでこういうコンセプトの道具があったな
地下に夏の暑さを蓄熱していた
しかし、研究に対しては即効性が重要だ
実用という事で考えると思いつくのは可動式のヒートシンクなんかだろうけれど蓄熱に特化しているとのことだから効果は未知数
すでにある液体金属タイプを置き換えるとなるとハードルも高そう
67℃にピークとのことだから、バイナリーサイクル地熱発電技術との併用なんかならば、個体化した蓄熱源を保持しておき有事のベース電力底上げのためのコンデンサとしての活用の途があると思った
何より研究されている方々は、より素晴らしい応用法をご存知のはず
俺は今回の件に注目している これで南極観測基地の外装を作ったら
常に67℃で、しかも367日は安定で熱エネルギー放出無しで熱汚染もなし
観測が楽になる
できたらいいな >>11
各家庭で、夏のエアコンの廃熱を蓄えておいて、
冬にちょっとずつ取り出せたら最高じゃん
実際、地下の帯水層に蓄熱する、ってのは既にあるけど、
あんまり効率が良くない上に、工事も維持費も高い 今は20度位の温度差あったらスターリングエンジン動かせたはずだから発電で使えるんじゃね？真夏に熱を溜め込んで夜や真冬に発電 >>8
金属に還元するのがエネルギーがかかって高いだけで、酸化チタンは安い たった数十度を貯めてどうするつもりだ 熱電変換でもするのか？
温度差10℃が1GJあったところで、温度差1000℃の1kJより取り出せるエネルギーは少ない >>23
> このスカンジウム置換型ラムダ五酸化三チタンは極めて高い安定性をもっており、367日（1年）後も変化しないことを確認しています。
だから一年は持つんじゃね 真夏のアスファルトに仕込めば無限に蓄熱できるのかな スカンジウムか
スーパーアルミニウムって感じの物質
海底の地殻には陸の地殻より多いんだよな 7/3
発電所からの廃熱を蓄えるセラミックスでエネルギーを有効利用 東大らの研究
https://www.zaikei.co.jp/article/20200703/574276.html
https://www.zaikei.co.jp/files/general/20200703165301Hnj0big.png
7/6
熱水排熱を長期に蓄えられる蓄熱セラミックスを開発――排熱エネルギーの再利用に期待 東大
https:
//engineer.fabcross.jp/archeive/200702_utokyo.html
7/10
廃棄される熱水排熱を永続的に保存
https:
//sci-news.co.jp/topics/3780/
8/10
排熱を蓄えるセラミックが開発された？
https:
//note.com/happykunshinbun/n/n8a8fcf73efca 近年、夏場が灼熱化してるが、
道路やビルの壁面に埋め込んだ素材に熱吸収させて、
冬場に放熱したら、
夏の暑さが緩和され、冬の電気代が節約できるな
道路のアスファルトなんて真夏には60度近くにまでなるが、
それはまさにこの素材の最適蓄熱温度だろ
冬に放出できれば路面凍結を防げるし、
北陸の豪雪も溶解させられる
ただ日々の車両通行の圧力で放出強要されてしまうな
路肩部分に熱量が移転させとく仕組みにしたらいい
ビル家屋の外壁に埋め込めば夏の冷房費が減って、冬の暖房が安くなる
この技術の素晴らしいのは、保持努力不要で1年も蓄熱できる点にある 廃棄熱が7割は非効率すぎてひどいな
タービン方式の発電は
3割くらいなら分かるが 東京は一周まわって芝生のほうが早いかもだが
夏は暑くなる日本の雪国にはたしかによいかも
半年蓄熱がキモだが 9/7
【環境】アスファルトが大気汚染物質を放出していることが判明。車と工場を止めても空気は汚れる 米研究 [すらいむ★]
https://egg.5ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1599441507/ ■ このスレッドは過去ログ倉庫に格納されています
