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
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。

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，酸化物，MDシミュレーション）

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（MD）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．

森内 隆代

軟質塩ビおよび可塑剤の新規物性評価法

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。

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．

羽賀 俊雄

高速ロールキャスターによるアルミニウム合金板の鋳造

ロール周速30m/min以上，冷却速度2000℃/s以上でアルミニウム合金板が鋳造可能な双ロールキャスターと単ロールキャスターの開発を行ってきた．溶湯から直接薄板の高速鋳造が可能であるため，省工程・省エネルギーの利点がある．また，高い冷却速度によりリサイクル材に含まれる金属間化合物を微細粒状化し，不純物を部外化することができる．つまりアップグレードリサイクルが可能になる．また，中心線偏析は，双ロールキャスターに特徴的な欠陥であるが，これを解決するためにスクレイパーを装着した単ロールキャスターを開発した．

桑原 一成

将来エンジンの燃料設計コンセプト

カーボンニュートラル社会の実現に向けて火花点火エンジンには超高圧縮比・超希薄燃焼による究極の熱効率向上が求められる。燃料には酸素過多の条件で増長するノッキングを抑制するために低温域では着火性が低く、希薄条件で増長する燃焼変動を抑制するために高温域では着火性が高いという、温度域により相反する着火特性が求められる。エンジン実験ベンチを自作し、この要求を満たす燃料の探査を行っている。

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通信システムを利用せずに実現する。DCマイクログリッドのシンプルでロバストな自立運転のために、PVモジュールの特性を利用する新規のDroop制御手法を提案した。新規の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。

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

変動風速下でも高効率で発電可能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。

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。

村岡 雅弘

超分子を用いる光学活性分子の高効率センシング

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。

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．

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．

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。

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。

山浦 真一

圧電素子を用いた音響振動発電機の試作

自動車や電車、飛行機、工事現場など、我々の周囲は様々な音で溢れています。音もエネルギーを持っていますが、そのエネルギー密度はとても低いため、現状では回収できずに捨てられているのが現状です。本研究では、市販のPZT圧電素子とヘルムホルツ型共振器を用いて音響振動発電機を試作しました。音の周波数550Hzで共振するように設計・試作したところ、550Hzと425Hzで発生電圧が高まりました。120dBの音（すごくうるさい）を聞かせたところ、最大で0.8mWの電力を発生できました。今後はより小さい音でより大きな発電力が得られるように改良していきたいと思っています。

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、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。

藤井 伸介

古民家リノベーション- 洲本市よりまち荘

50年前に建てられた木造2階建ての古民家を、地域の交流の拠点として新たに蘇らせるプロジェクトを進行中です。設計第２研究室では、敷地周辺の調査を実施し、施主、洲本市、地域振興協力隊などと協力しながら議論と提案を重ね、新たなコンセプトと設計案を策定しました。この長期プロジェクトは2023年から2025年までの3年間にわたって実施され、最初の年である2023年には、まず「離れ」のリノベーションに注力しました。離れはかつて母屋から分断されていましたが、私たちはその離れを縁側でつなげ、地域の人々が気軽に訪れることのできるオープンな空間を創出しました。また、廃材や地元で不要となった古材を解体時に再利用する提案も行いました。地元の熟練職人の指導のもと、学生たち自身が実際の施工作業に携わり、洲本市の地域連携事業として参加しています。

河村 耕史

排CO2ゼロのバイオエネルギー生産システム

再生可能でかつ低炭素社会の実現に貢献する次世代エネルギー生産システムの構築は急務の課題である。これまで、微生物の代謝活動（光合成、発酵、電子伝達）を利用したバイオ燃料の生産技術が個々に追求されてきたが、未だ実用化が難しいものが多い。本研究は、これまで個別に研究開発されてきたバイオ燃料生産システムを統合することで、物質の循環利用構造を構築し、エネルギー変換効率を飛躍的に高めることを目的とした研究と技術開発を行っている。

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

高速ロールキャストしたADC12合金の板成形

国内で最も使用量が多いダイカスト用のアルミニウムダイカスト用合金であるADC12は，強度は高いが延性が低く，板成形には使用することは不可能である．ADC12がダイカスト以外にも使用できれば，リサイクルアルミニウム合金の使用範囲を拡大できると考えられる．ADC12の板成形について調査した例は見当たらない． 　本研究では，異径双ロールキャスターにより板に鋳造したADC12を使用して，板の成形性を確認した．ADC12の成分の中で延性（板の成形性）を低下させている元素についても調査した

藤井 彰彦

一軸掃引塗布プロセスによる太陽電池用ペロブスカイト薄膜の作製

近年太陽電池材料として有望視されている有機無機ハライドペロブスカイトの塗布製膜性に着目し、基板上に直接単結晶薄膜を作製する塗布プロセス技術を検討し、高い光電変換効率を示す太陽電池の開発を行っています。従来製膜法と比較すると、結晶粒径が100倍の100 μmの結晶が育成し、キャリア輸送に有利な結晶軸を面外方向に配向させることができ、太陽電池のエネルギー変換効率と安定性の改善に貢献しています。

高山 成

潜在有効発汗量を使った屋外活動時における熱中症リスク評価法の開発

一般的に熱中症危険度の指標として湿球黒球温度(WBGT)が使用されています．WBGTは携帯型の機器ですぐに測定できる簡便さがある一方，経験的な指標（めやす）で物理的な根拠に乏しいという欠点がありました．今回学生たちの実験を基に考案されたPESは，ヒトの熱の出入りの数理的な計算（人体熱収支モデル）が基になっており，脱水による体重減少率という定量的な指標で熱中症リスクを評価できます．さらに評価方法も，①気象台のデータから計算　②WBGT計のような装置で現場で測定　③WBGT値から推定　と3パターンのバリエーションで使え，物理的な根拠の明確さと実用性を兼ね備えた新しい熱中症リスク評価手法と言えます．

神野 崇馬

電磁ノイズシミュレーター

本研究では、電気回路から発生する電磁ノイズを定量化・可視化するためのシミュレーターを開発しています。汎用的に用いられている回路シミュレーションでは、電磁場や電圧を変数とした解析が行われていますが、本手法はより基本的な物理量である電磁ポテンシャルを用いています。これにより、回路内をノイズ源として伝搬するコモンモードや回路から放射するエネルギーなど、回路内の様々な原因で発生する電磁ノイズを計算することができ、製品開発のより上流で電磁ノイズを考慮した設計が可能になります。