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マルチスケール構造科学ユニット

研究内容

マルチスケール構造科学ユニットは、化石燃料中心の社会からカーボンニュートラル社会へ移行するにあたり、日本および世界が直面する様々なスケールの異なる課題を総合的に考え、解決することを目標にしています。カーボンニュートラル社会への移行に向けて、様々な二酸化炭素排出削減技術やエネルギー効率化技術、およびその組み合わせ(エネルギーミックス、エネルギー技術ミックス)の研究、さらには技術の社会経済面を考慮した、政策、企業投資戦略等に関する示唆をもたらす研究を実施しています。

本ユニットは、次の4つのグループから構成:

 

  1. 1.カーボンニュートラルおよびネガティブエミッションを目指したCO2膜分離技術の開発 

回収エネルギーが最も低いとされる膜分離を基本とする、CO2分離・回収技術の開発を行なっています。地球温暖化を抑制するために、大規模排出源からのCO2回収はもちろんのこと、ネガティブエミッションを目指した膜分離による大気中や希薄CO2含有排出ガスからのCO2回収、バイオガス精製時のCO2回収技術の開発は不可欠です。これらの技術開発とともにモジュール化の検討も行っています。

 (研究テーマ)

・    大気CO2の直接回収(Direct Air Capture)

・    希薄CO2含有排出ガスからのCO2分離

・    燃焼後(CO2/N2)および燃焼排ガス(CO2/H2)からのCO2分離

・    バイオガス精製時のCO2分離(CO2/CH4)

 

  1. 2. 地球を利用したCO2の貯留・削減・マネジメント 

地球内部(地下空間)を使ってCO2を削減・マネジメントする技術開発を行なっています。特に(1)CO2の早急な削減・(2)CO2の削減量・(3)コストを考えると、地下空間を使ったCO2の削減は現実的であると考えられています。さらに、大気中の炭素濃度を減少させるネガティブエミッションを達成するには、地球内部(地下)の利用が不可欠であると考えられています。

(研究テーマ)

・    地中のCO2挙動を予測するためのモデリング手法の開発

・    安全なCO2貯留・地熱開発に向けたモニタリング手法の開発

・    地中のCO2マネジメントに向けた数学や人工知能の利用

・    自然地震とCO2貯留に伴う地震を区別する手法の開発

・    分子スケールから貯留層スケールまでのCO2挙動の統一理解

 

  1. 3. エネルギー効率化技術 

エネルギーの高効率化を目指した機能性吸着剤および吸着式ヒートポンプ/冷凍システムのための技術開発やCO2削減に向けたバイオ燃料/食用タンパク質の生産技術の開発を行っています。これらの技術開発は、カーボンニュートラル社会の実現に大きく寄与します。

(研究テーマ)

・    活性炭ベースの複合吸着剤の合成及び特性評価

・    MOFの合成及び特性評価

・    吸着ベッド及びその形状の伝熱/熱力学的分析

・    吸着サイクルの分析

・    吸着式熱交換器の小型化

・    ハイブリッドヒートポンプサイクルの理論化とシミュレーション

・    バイオマスの定量分析及び成長条件のモデリング

・    バイオマス生産の物理的パラメータの影響

・    工業的生産のための藻類の成長最適化

 

4. 社会経済技術分析と政策分析

エネルギー移行に資する新たなエネルギー技術や温暖化対策技術の効率的な開発普及を進めるには、技術やそれを使った社会システムの分析評価が必要となるため、I2CNERが関わる技術を中心に取り組んでいます。その分析評価は、単に技術の性能や効率的側面のみならず、経済性や社会的側面からも行われる必要があります。分析評価のアプローチとしては、モデル分析、システム解析、統計解析、社会調査、応用数学的解析等を採用しています。

(研究テーマ)

・エネルギー移行

・炭素マネジメントの技術経済分析

・水素・エネルギーシステム世界モデル

・水素ステーション普及研究

・エネルギーへの応用数学

主任研究者

  • 渡邊 裕章
    九州大学 大学院 工学研究院 機械工学部門
  • Xing Zhang
  • Ken Christensen
  • JAMES STUBBINS

研究者

  • 宮崎 隆彦
    九州大学 大学院 総合理工学研究院 エネルギー物質科学部門
  • Kyaw Thu
    グリーンテクノロジー研究教育センター
  • 宮脇 仁
    先導物質化学研究所 先端素子材料部門炭素材料科学分野
  • 板岡 健之
    九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
  • Andrew Chapman
    九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
  • 松江 要
    九州大学 マス・フォア・インダストリ研究所応用理論研究部門
    http://www.imi.kyushu-u.ac.jp/academic_staffs/view/208
  • Nguyen Dinh Hoa
    九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所
    https://sites.google.com/site/dinhhoanguyensite/
  • 池田 達紀
    工学研究院 地球資源システム工学部門
  • Jihui Jia
  • Jiang Fei
  • 西澤 修
  • Miksik Frantisek
    九州大学総合理工学研究院
  • 小椎尾 謙
    先導物質化学研究所 分子集積化学部門
  • 春藤 淳臣
    九州大学 大学院 工学研究院 応用化学部門
  • 天本 義史
    先導物質化学研究所 分子集積化学部門
  • 有吉 美帆
  • 國武 豊喜
  • Benny D. Freeman
  • PAUL J. A. KENIS
  • YAOFA LI
    Notre Dome University:Aerospace and Mechanical Engineering
  • 本田 國昭
  • 黒沢 厚志
  • 藤井 康正
  • 広瀬 雄彦
  • 赤井 誠
  • 木村 誠一郎
  • KATHRYN HUFF
    UIUC
  • Yu Panlong
    九州大学 大学院 工学研究院 機械工学部門
  • NENAD MILJKOVIC
    UIUC

研究支援者

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