研究テーマの分類 - エネルギー・環境

26件の研究シーズが見つかりました
田中　耕司 教授，東　良慶 准教授

流域治水の思想を踏まえた新たな河川整備への挑戦

これまでの河川の開発は、治水・利水計画規模に対して必要な施設を建設してきました。しかし近年、これらの計画を超過する洪水・土砂災害が発生し、激甚化しており、現状の整備水準や将来の計画では“まち”を守れないきれない時代に，じわじわと突入しています。 これからの我が国は、洪水・氾濫の発生を許容できる粘り強い“まち”が求められます。本研究では水害特性を過去から読み解き、将来を高精度に予測し、その変化に適応した“まちづくり”を考究し、提案します。

福嶋 貴

バイオマス由来化合物の高付加価値化合物への電気化学変換のための電極触媒の開発

医薬品やプラスチックス原料など、我々の身の回りの有用な化学物質の合成には、酸化還元反応が多用されている。しかし、酸化還元反応には、大量のエネルギーを投じて（CO2を排出して）生産された酸化還元剤が使い捨てで用いられている。これに対して電気化学反応では、太陽光発電や風力発電で得られた電気エネルギーを用いて酸化還元反応を行うことが可能になる。我々は、バイオマスなどの持続的に得ることのできる原料を、電気化学的な酸化還元反応により、有用な化学物質に変換するための触媒を開発することで、“持続可能なものづくり”を目指している。

森内 隆代

可塑化軟質塩ビの新規物性評価法

プロトン核磁気横緩和時間T₂に着目したパルスNMR分光計測法は、1)成形・調整することなく使用できる非破壊検査法であり かつ 2)経時変化も含めて容易に観測できることや、3)どのような形状の複合材料でもそのまま測定可能というこれからの新しい物性評価法に望まれる資質を有している上、4)分子運動性に対応する成分の測定が可能という他の評価法に例を見ない非常に特徴的な物性評価法として期待されています。本研究では、昨今の世界的問題である塩ビ製品中の可塑剤の動的挙動を評価する汎用性の高い物性評価法としての展開を目指しています。

見市 知昭

コロナ放電を用いた新規な活性酸素種供給法

液面にコロナ放電を照射すると生成した活性酸素種がイオン風によって液中まで輸送されます。現在、我々はこの現象を利用して液中に含まれる有害有機物の分解を行っており、その結果、従来の技術では困難な難分解性物質が分解できることを明らかにしています。また、従来法では利用できてない新たな活性酸素種が本方式では利用できている可能性が実験結果から示唆されました。このユニークな手法を用いて難分解性有機物の分解やカーボンブラックの分散処理などの応用研究を行います。

長森 英二

日本随一の教育・実証用バイオリアクターで「持続可能型社会」に貢献

国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）のプロジェクト「カーボンリサイクル実現を加速するバイオ由来製品生産技術の開発」において、二酸化炭素が光固定された植物由来原料からバイオ由来製品を生産する技術の開発・最適化を迅速化するための技術開発を行っています。標準化・試作支援・技術者育成の３つを柱にして取り組んでいます。

粟田 貴宣

生物学的窒素固定の促進技術

本研究テーマは窒素固定微生物を用いたアンモニア生成技術開発を目指したものである。現行のハーバー・ボッシュ法で莫大なエネルギーを消費して生成されたアンモニアはほとんどが肥料として消費されている。水素エネルギー需要の増加によって水素キャリアとしてのアンモニアの注目度が増加する中、肥料のための窒素固定を生物学的行うことで低コスト化するだけでなく、アンモニア有効利用促進につながると考えられる。生物学的な窒素固定を利用するためには微生物活性を増加させる技術が必要であるため、活性化技術開発に取り組むテーマである。

和田 英男

温暖化防止対策のためのスマートウィンドウ開発

　地球温暖化による気候変動を解決するためには、熱エネルギーを効率的に使用して物質から放出される排熱を抑制することが重要です。二酸化バナジウム（VO2）は温度変化が生じることで、熱的に誘発された相転移によって近赤外域の光学特性の急激な変化を引き起こします。このため、可逆的に低温透明状態から高温不透明状態へ移行して自動的に太陽熱流束を調整することができます。本プロジェクトでは、有機金属分解法（MOD）を用いてナノスケール多孔質モスアイ構造を有するVO2薄膜を汎用ガラスに成膜することにより、サーモクロミックガラスを作製しています。また、高原子価カチオン元素を用いた置換ドーピングによる相転移温度の低温化を図り、環境温度に適応できるスマートウィンドウの開発を目指しています。

又吉 秀仁

太陽電池の特性を利用した新規の協調制御

再生可能エネルギーの大量導入を可能にするDCスマートグリッドのための新しいマネジメント手法を開発した。提案するDCシステムは自立運転を可能とする設計であり、エネルギー貯蔵装置の活用だけでなく負荷制御や再生可能エネルギー電源の出力抑制制御を検討した。DCマイクログリッドの安定した自立運転のために、PVモジュールの特性を利用する疑似Droop制御手法を提案した。疑似Droop制御は最大電力の推定を行わないシンプルな制御システムにより、PV出力電力の適切な抑制を可能とする。

又吉 秀仁

機械学習を用いた最適動作による高効率な風力発電システム

大きな慣性モーメントを有する風車は、風速変動が大きい風況において、回転速度を迅速に制御することが難しく、発電出力は最大で40%以上減少する。これに対し、当研究室では高効率化に有効な回転速度維持制御法において、風速変動と風力発電システムの動作特性を機械学習により明確にし、風車制御システムに反映させることで、様々な風車タイプや風況に適用可能な高効率風力発電システムを考案した。

廣芝 伸哉

フレキシブルデバイス作製のための基盤技術

有機分子や，酸化物ナノ材料など物質のもつ多彩な機能や物性を応用し，フレキシブルFETデバイスやバイオセンシングなどのナノシステムデバイス創成することを目指しています． 物質中の電子を情報システムに組み込めるようなデバイス機能につながる物質の性質（物性）を探求しています． 電気測定をはじめ，分光特性，構造解析，分子動力学計算およびナノ構造作製技術を用いて基礎物性をベースとして得られた知見をもとに，デバイス機能への展開を目指しています． 特に，ナノ加工技術や精密な薄膜形成手法が得意分野です．この分野では，有機半導体ナノワイヤや分子超格子構造，誘導自己組織化と逐次浸透合成を組合せた微細構造作製などなど，新しい独自の技術を目指しています．

村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率合成

キラル化合物を選択的に合成する触媒的不斉合成では，高価なキラル源や金属を利用したり，多段階の精密な合成手法と精製方法を駆使するなどの問題点がありました。そこで本研究では，構造がシンプルで簡単に合成できる輪状分子と軸状分子を適切に組み合わせることで得られる「機械結合性面不斉キラルインターロック超分子」に着目し，光学活性分子を高効率で合成する手法を開発しています。これまでに、このインターロック超分子の一つであるロタキサンを新たに合成し，特徴的な動的挙動や３次元構造を有効利用して、分子シャトル性能を評価しました。

小林 正治

CPMEおよび4-MeTHPの有機合成反応溶媒としての応用

21世紀の有機合成化学産業では地球環境への格段の配慮が求められており、環境負荷の少ない素反応や試薬の開発はもとより、反応装置や実施手順を含めた合成プロセス全体の改良・革新が日々検討されている。反応や精製に用いる「溶媒」も環境に影響を与える重要な因子の一つであり、グリーン基準に適合した溶媒の利用が推奨される。発表者は、産業で利用できる溶媒の選択肢を広げることを目的として、今世紀に開発された日本発の疎水性エーテル系溶剤、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)および4-メチルテトラヒドロピラン(4-MeTHP)の有機合成反応溶媒としての活用を詳細に検討した。

上辻 靖智

機能材料のマルチスケール最適設計

　材料に優れた特性を発現させる鍵は，微視構造にある．次世代新規デバイス開発の核となるマルチフェロイック材料の電気磁気効果を飛躍的に向上することを目的とし，顕微鏡で観察される微視（ミクロ）スケールと機械構造物を捉えた巨視（マクロ）スケールを連成したマルチスケール構造最適設計を駆使して，数値解析主導の材料設計開発を提供する．

河村 耕史

藻類バイオ燃料の実現に資する生物資源の収集と培養・育種技術

バイオ燃料化が期待される微細藻類の１種（ボトリオコッカス： Botryococcus braunii）の遺伝資源を国内外から収集し、高密度培養法、突然変異育種法などの技術を開発している。これまで、日本各地の湖沼とインドネシアのカリマンタン島内の熱帯泥炭湿地や湖沼を中心に５００株あまりの野生株を収集し、これまでの増殖速度の最速値を更新する新しい高増殖株を発見した。

笠原 伸介

低濁度原水の薬注撹拌制御に関する研究

近年、活性炭処理水など凝集性粒子をほとんど含まない低濁度水を対象にPACl注入を行い、急速砂ろ過を運用する事例が増加している。このような状況では、連続的に流入する凝集フロックではなく、突発的に流入する非凝集性粒子への対応を意図した運用、すなわち濁質捕捉効果の高いAl集積層をろ層内に速やかに形成することが重要と考えられる。 本研究では、急速ろ過層が有する固液分離の仕上げ機能を最大限に引き出すための凝集操作要件を明らかにするため、薬注後のGT値がAl集積層の形成と非凝集性粒子の阻止率に及ぼす影響を検討した。

村田 理尚

熱電発電に必要な高性能 n 型熱電フィルムを開発

未利用の排熱から発電する熱電発電技術に関して、大気安定な塗布膜としてはこれまでで最も高い性能をもつ有機系n型熱電フィルムの開発に成功しました。n型半導体の材料の水分散液にエチレングリコールを添加剤として加える独自の環境調和型の手法を開発しました。多様な形状に貼り付けて利用する柔らかい熱電変換素子としてＩｏＴ社会への貢献が期待されます。

羽賀 俊雄

鋳造鍛造によるリサイクルAl-Mg合金の機械的性質の改善

AC7AのようなAl-Mg合金は，鋳造したままで塑性加工や熱処理をせずに良好な機械的性質が得られる．つまり省エネルギーの利点がある．本研究では，AC7A合金機械的性質に対する，鋳造時の冷却速度影響，不純物Feの混入の影響，熱間鍛造の影響について調査した．その結果，Al-Mg合金はFeの混入に対して強いロバスト性，つまり機械的性質の低下が小さいことが明らかになった．

桑原 一成

高精度ノッキング予測モデルの開発

数値的検討により新たなエンジン技術の開発を加速することが求められている。数千の化学種と数千の素反応から構成される詳細反応モデルが記述するガソリンの着火遅れ時間の温度・圧力・当量比・EGR依存性をわずか五つの式により誤差10 %以内という高精度で再現可能な方法を確立した。この着火遅れ時間総括式を用い、最も簡素な着火予測モデルとして普及しているLivengood-Wu積分を遡り型で行うという新たな発想により、高汎用性、高精度、低計算負荷を極めて高いレベルで並立させたガソリン着火予測モデル（ノッキング予測モデル）を確立した。このモデルを天然ガス、水素、アンモニアなどの新燃料の着火予測に拡張することにより、これらの燃料を用いた新世代エンジンの開発に大きく貢献可能であると考える。

眞銅 雅子

植物種子へのプラズマ照射による成長促進と機能性改善

プラズマを植物種子に照射すると、発芽率の向上や成長促進、機能性の改善効果などが見られます。これは、気体を電離させてつくるプラズマが多量に含む化学的活性の高い粒子(活性種)が生体にとりこまれて細胞にはたらきかけるためと推測されています。したがって、植物への適切なプラズマ照射は、近年の食の安全性への関心や、健康志向による機能性食品の需要増に応えることできると期待されます。本研究では、植物種子等の生体表面にプラズマ照射を行うことで、種子表面の殺菌や、成長の促進、鮮度保持、機能性の向上等を目指しています。

森實 俊充

メカトロニクス技術、パワーエレクトロニクス技術を用いた電気機器の効率的な利用法

電気機器の利用は他分野に渡っており、その効率的な利用法が求められています。それぞれの電気機器は直流あるいは交流が用いられていますが、近年のパワーエレクトロニクス技術の発展により電力変換機器を用いて直流と交流の電圧や電流、周波数や位相を自由に変換することが出来るようになりました。本研究室では 様々な電気機器を用いて電気を作るから使うまで、効率的な利用法を研究しています。

加賀田 翔

光音響法を利用した熱的性質の計測技術の開発

　近年、エネルギーの有効利用がますます重要さを増しています。エネルギーの変換効率の改善や運転効率の向上には伝熱現象の正確な把握が必要です。また工業製品だけでなく人間も体温を保つ為に発熱し、体内で熱移動が起こり、周囲の環境と常に熱の授受を行っています。最近では人体と外部環境との熱の授受を解明し、温熱環境下における人体の快適性を定量的に評価する試みも行われています。あらゆる場面で生じる伝熱現象を正確に把握するには、対象物の熱的性質を定量的に知る事が必要です。当研究室では光熱変換法の1つである光音響法を利用し、非破壊で迅速、かつ簡便な熱的性質の計測技術の開発に取り組んでいます。

山浦 真一

磁歪材料を応用したエネルギーハーベスト発電体の創製

本技術は、鉄コバルト系磁歪合金の逆磁歪特性を利用し、さらに衝撃付加部を組み込んで一体化させた、衝撃振動発電機です。発電促進のため、発電機内にリング状磁石を設置し、さらに磁歪合金コア材が衝撃により大きくスライドしながら固有振動を起こすため、通常の衝撃振動発電機と比較して、発電時間が長く、さらに発電力も高い点が特長です。一回の打突で３０個以上のLEDを点灯させることが可能です。 エネルギーの地産地消に貢献し、IoT機器の駆動も可能です。

吉田 恵一郎

誘電体に生成した不均一電場によるススの捕集とプラズマによる分解

自動車や船舶に搭載されているエンジン排ガスに含まれる「スス」を除去するには，多孔質セラミックのフィルタが用いらせますが，ススの蓄積とともに圧力損失が上昇します． 　一方，静電集じん技術は，帯電させた微粒子を静電引力で気流から取り除くため圧力損失が極めて低いものの，導電性の高いすすの場合，再飛散しやすいという問題があります． 　本申請技術は，コレクター部に誘電体を用いることで，フィルタレスで高効率に集塵を行い，同時に，誘電体上で低温プラズマによって酸化分解まで行うことが可能です．

大高 敦

水中での反応に特異的な活性を示す高分子・金属ナノコンポジット

粒径が3nm以下である金属ナノ粒子が分散したポリマー「疎水性高分子・金属ナノ粒子のナノコンポジット」を、水中で簡便な方法により合成できます。合成したナノコンポジットは水中での様々な有機合成反応に触媒として応用可能であり、回収・再利用も可能である。類似の手法を用いると、水中に溶解している貴金属イオンを粒径の揃った金属ナノ粒子として回収することも可能です。