【特集】再生可能エネルギー関連技術の研究動向
★再生可能エネルギーとして代表的なものでは太陽光や風力が挙げられます。化石燃料と比べて温室効果ガスの排出量を抑えることができ,変換効率の向上や活用に関する研究は非常に注目されています。本特集では,エネルギーの利活用に向けた研究とその関連技術を紹介しております。
＜著者一覧＞
原豊 鳥取大学
押切友也 東北大学
中川勝 東北大学
家裕隆 大阪大学
多田昌平 北海道大学
森大和 北海道大学
岡崎未奈 茨城大学
菊地隆司 北海道大学
長谷川一徳 九州工業大学
田川義之 東京農工大学
William Kai Alexander Worby 東京農工大学
志賀敬次 (国研)産業技術総合研究所
藤原健 (国研)産業技術総合研究所
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【特集】再生可能エネルギー関連技術の研究動向
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低コスト小形垂直軸風車の実現に向けた取り組み
Efforts to Realize Low-Cost Small Vertical-Axis Wind Turbines
アルミ押出材の多用と可動アーム式空力ブレーキの発明で低コスト化を実現するユニークな垂直軸型のバタフライ風車を開発中である。社会実装に向けて必要な空力弾性解析および疲労解析に取り組んでいる。さらなる低コスト化に有効な風車の最適な密集配置の探索研究も開始した。バタフライ風車の社会実装を目指して実施している研究を紹介する。
【目次】
1 はじめに
2 可動アーム式過回転抑制機構を備えたバタフライ風車の開発
3 垂直軸風車の空力弾性解析システム
4 バタフライ風車の簡易疲労解析
5 垂直軸風車の最適配置探索の研究
6 おわりに
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ナノサイズのパラボラアンテナによる光強度の増強
Light Confinement Using Parabolic Nanoantenna
本稿では,光をナノ空間に捕集して光化学反応を促進する新規人工光反応場「メタサイト」として,高効率ナノ光アンテナ構造を設計・提案する。上記光アンテナはパラボラ型(お椀型)光共振器と金属ナノ粒子プラズモンから成り,入射光を4桁増強可能なことがわかった。この光捕集効果により,多電子過程を伴う人工光合成反応への利用が期待される。
【目次】
1 はじめに
2 メタサイト
3 光共振器とモード結合
4 パラボラ型光共振器
5 プラズモン-パラボラ型光共振器モード結合系
6 おわりに
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発電と農作物栽培の両立を実現する波長選択性を付与した有機太陽電池の開発
Development of Wavelength-selective Organic Solar Cells for Realization of Both Power Generation and Crop Cultivation
本稿では農業用ハウスにエネルギー創出機能を付与することを目的として,『青色と赤色光を農業,光合成への寄与が少ない緑色光を発電』に用いる緑色光波長選択型の有機太陽電池について,有機半導体の分子設計・開発指針と農作業生育評価の結果を概説する。
【目次】
1 はじめに
1.1 農林水産分野における食料安全保障と日本農業の社会課題
1.2 農業用ハウスにおけるエネルギー創出と温室効果ガス(GHG)排出削減の社会課題
2 緑色光波長選択型OPV
3 従来技術と本研究の比較
4 緑色光波長選択型OPVに向けた有機半導体材料の開発指針
5 緑色光波長選択型OPVに向けた新規アクセプターの開発
6 今後の展望
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CO2水素化反応によるメタノール合成に特化した触媒開発の動向
Recent Advances in Catalyst Development for Methanol Synthesis via CO2 Hydrogenation
CO2の有価物変換反応のひとつに,CO2水素化反応を活用したメタノール合成がある。太陽光や風力といった再生可能エネルギーを利用し,水電解をすることで水素を得る。この水素と先述のCO2を反応させ,メタノールを合成する反応である。本稿では,CO2水素化反応によるメタノール合成に特化した固体触媒に関して概説する。
【目次】
1 はじめに
2 これまでの触媒探索と反応機構
2.1 Cu触媒
2.2 Pd触媒
3 非晶質ZrO2を活用したメタノール合成触媒
4 おわりに
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再生可能エネルギーの普及拡大に必要不可欠なパワエレ回路寿命診断技術
Lifetime Estimation Technologies for Power Electronic Converters Indispensable
for Renewable Energy Resources
再生可能エネルギーの普及拡大に伴いパワーエレクトロニクス回路の導入数が大幅に増加すると予想されており,それに伴い回路の信頼性向上が求められている。なかでも,パワー半導体とキャパシタが回路の故障要因の半数を占めている。本稿では,パワー半導体とキャパシタの最新の寿命診断技術について概説する。
【目次】
1 はじめに
2 パワー半導体の信頼性
2.1 パワー半導体の故障要因
2.2 ジャンクション温度Tj測定
3 IGBTモジュールの劣化モニタリング
3.1 オン電圧Vce(sat)検出回路
3.2 ジャンクション温度Tjモニタリング実験結果
4 キャパシタの信頼性
4.1 キャパシタの故障要因
4.2 キャパシタ劣化指標
5 直流リンクキャパシタの劣化モニタリング
5.1 電流センサレスESR/キャパシタンスモニタリング
5.2 スイッチングリプル電圧を用いたESR測定精度向上
6 おわりに
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[Material Report-R&Dー]
三次元流体応力場計測の新展開:CNC 懸濁液と光弾性法の応用
New Developments in Three-Dimensional Fluid Stress Field Measurement:
Application of Cellulose Nanocrystal Suspensions and Photoelasticity
セルロースナノクリスタル(CNC)は高アスペクト比を持つ植物由来のナノ結晶材料である。我々は,CNC粒子の懸濁液が有する応力–光学特性に着目し,非接触型の三次元流体応力場計測システムの開発に取り組んでいる。本稿では,これまでの研究成果について紹介し,CNC粒子を用いた新しい計測手法の可能性について議論する。
【目次】
1 はじめに
2 光弾性法と応力光学則
3 CNC懸濁液を用いた二次応力光学則の検証
4 せん断速度制御による流動複屈折の特性解析
5 さいごに
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流動する溶融合金の凝固過程を可視化する装置の開発
Development of Equipment for Visualizing the Solidification Process of Flowing Molten Alloy
電磁撹拌下における金属溶湯の凝固過程を,従来技術に比べて100倍以上広い視野範囲で可視化するためのX線イメージング装置を開発した。本稿では,研究開発の背景および装置の仕組みについて説明する。装置改良により,ノイズの低減と空間分解能の向上を実現し,流動しながら凝固する金属の組織形成過程を詳細に解析できるツールとしての有用性について述べる。
【目次】
1 装置開発に至る研究の背景
2 開発したX線イメージング装置の詳細
2.1 X線源
2.2 二次元X線検出器
2.3 電磁撹拌装置
2.4 制御部
2.5 るつぼ
3 X線イメージング観察例
4 まとめ
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[Market Data]
プリンター用ケミカルスの市場動向
プリンター市場は日本のメーカーが強く,大きな市場シェアを占めている。国内市場は成熟化しているが,各社は海外市場で成長を図っている。一方,国内市場は多機能化が進んでいる。
【目次】
1 概要
2 国内プリンター市場
3 プリンター用ケミカルスの市場動向
3.1 インクジェット用色素
3.2 電子写真プリンター用材料
3.3 感熱記録用材料
3.4 感圧記録用材料
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[Material Profile]
高純度シリコン
ポリウレタン
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[連載のお知らせ]
大阪・関西万博 大阪ヘルスケアパビリオン「リボーンチャレンジ」MOBIO (ものづくりビジネスセンター大阪)の取り組み