01.06 日本產業技術綜合研究所(AIST)氫能領域研究調研分析


日本產業技術綜合研究所(AIST)氫能領域研究調研分析

AIST——氫研究領域

國立研究開發法人產業技術綜合研究所(英文為National Institute of Advanced Industrial Science and Technology,簡稱“AIST”)作為日本最大的公共研究機構,專注於研發有利於日本產業和社會發展的技術及其產業化問題,起到將革新技術與產業化連結起來的“橋樑”作用,同時還與世界各國的主要研究機構簽訂合作備忘錄,構建積極的全球合作網絡。目前產業技術綜合研究所在日本的研究據點有11個,擁有約2300名研究人員。

日本氫能發展處於世界的前沿,今天來跟隨小編看看AIST下設的氫能研究小組主要研究目標及內容吧!

氫能研究小組

(一)創能研究部氫材料組

研究目標:

為了實現以氫能源為基礎的安全經濟的社會,氫材料小組以明確氫在燃料電池汽車和氫氣站使用的各種材料中的作用為目的,致力於通過正確評估氫脆現象來明確脆化機理、通過氫氣氣氛中材料評估技術的開發來明確金屬材料中的氫氣行為。特別是在120Mpa的高壓氫氣中,利用慢應變速率拉伸試驗(SSAR)、斷裂韌性試驗、疲勞試驗等材料實驗裝置,調查關於不鏽鋼和低合金鋼中氫脆化的影響。該研究組在實驗結果的基礎上,進行了數據庫的構建,為氫脆評估方法相關國際和國內標準做出貢獻。

(二)福島可再生能源研究所氫載體研究組

1.研究背景

太陽能、風力等可再生能源對於資源匱乏的日本至關重要,但是由於適合日照和風力的地方分佈不均,能獲得的發電電力也不均衡。氫載體制造技術是利用可再生能源制氫,併為了長期、安全、低成本地儲氫而使用催化劑進行化學轉換。

2.研究目標

為了解決日本所面臨的能源問題,氫載體研究組正在開發能夠支撐可再生能源大量引入的能源儲存、利用技術。該研究組對可再生能源進行化學轉換,作為氫和氫載體,以電、熱、氫等各種能源相關技術進行開發。此技術也能夠在可再生能源發電電力的吸收或電力系統受到自然狀況影響時發揮調節力量。而且,通過此技術無論何時都可以有效利用大量的可再生能源,不受季節地點限制。


3.研究內容

該研究組從使用可變功率的制氫,到對使用催化劑的氫載體進行化學轉換以及在熱機上的應用進行一系列技術開發,把氫載體制造、催化劑利用以及氫發動機控制等重要技術應用於大型演示機,把從實證研究獲得的知識經驗導入到重要技術的改良和新突破中。

(三)福島可再生能源研究所氫・熱系統研究組

1.研究背景

日本開始實施“可再生能源固定價格收購制度”,特別是近年來已經鋪設了大規模的太陽能發電系統。同時,由於供需不平衡和輸電線路容量不足,存在許多限制例如輸出受限,從而產生可再生能源廢棄問題,將來這些問題將會進一步增加。此外,為了抑制二氧化碳排放,重要的是建築物的零排放化,有必要解決這些問題並提高可再生資源利用率。為了將傳統技術中無法有效利用的可再生能源轉化為氫能並利用其產生的熱能,該研究組正在對氫・熱系統系統進行開發,以充分利用發電過程中產生的氫能及熱能。


2.研究目標

為了引入大量的可再生能源,該研究組將開發一種利用氫氣和熱能的能源系統,這種能源系統能解決當前存在的無法長期、大量儲能的問題。今後將越來越多利用引入太陽能發電剩餘電力,開發高效、低成本的制氫技術。此外,為了減少佔日本二氧化碳排放40%的建築物的排放,該研究組將利用無二氧化碳的氫來開發可用於城區的安全儲氫技術,考慮到電力和熱量需求,該研究組還將開發一種能夠處理氫能和熱能的能源系統。此外,隨著燃料電池汽車的普及,該研究組還將繼續致力於安全的氫氣增壓和精煉技術的開發。

3.研究內容

①該研究組將開發利用太陽能發電剩餘電力的高效制氫技術;

②作為儲氫技術,該研究組正在開發一種使用儲氫合金的儲氫裝置;

③該研究組正在開發利用氫能源系統提供電力和熱能需求的技術;

④該研究組將開發新的氫氣壓縮技術和精煉技術。

4.研究成果

①防止水電解降解技術

該研究組成功地使用20kW太陽能電池和5Nm³/h水電解設備將大約15%的太陽能轉換成氫能。

②安全儲氫技術(不可燃儲氫合金)

該研究組開發了一種由非稀土組成的廉價儲氫合金。

(四)產綜研・九州大學氫材料強度實驗室

1.研究目標

產綜研・九州大學氫材料強度實驗室基於九州大學世界頂級高壓氫氣的宏觀材料強度評估技術機械工程的視點,並綜合產綜研氫氣環境中的納米級材料組織評估技術材料工程的視點,安全、經濟地利用氫氣,

旨在闡明氫材料的脆化現象,並在此基礎上開發新材料。此外,建立一個產業、學術、政府聯合網絡,將取得的成果與企業進行銜接。

2.研究內容

1、微觀角度分析氫對每個增強機制的影響;

2、基於宏觀角度分析闡明析出強化材料的氫催化機制;

3、鋁合金中氫侵入的納米微觀分析;

4、利用有限要素法的氫擴散-彈塑性耦合分析。


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