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論文

Pyroelectric power generation from the waste heat of automotive exhaust gas

Kim, J.*; 山中 暁*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 坂本 友和*; 川崎 卓郎; 福田 竜生; 関野 徹*; 中山 忠親*; 武田 雅敏*; et al.

Sustainable Energy & Fuels (Internet), 4(3), p.1143 - 1149, 2020/03

 被引用回数:3 パーセンタイル:51.8(Chemistry, Physical)

Waste heat is a potentially exploitable energy source but remains a problem awaiting a solution. To explore solutions for automobile applications, we investigate pyroelectric power generation from the temperature variation of exhaust gas using a novel electro-thermodynamic cycle. Niobium-doped lead zirconate titanate stannate (PNZST) ceramics were applied as pyroelectric materials, and their structural characteristics were investigated. In the driving cycle assessments (JC-08) using real exhaust gas, the maximum power generated was identified as 143.9 mW cm$$^{-3}$$ (777.3 J L$$^{-1}$$ per 1 cycle) over a temperature range of 150-220 $$^{circ}$$C and an electric field of 13 kV cm-1. The net mean generating power of the total driving cycle was 40.8 mW cm$$^{-3}$$, which is the most enhanced result in our power generating systems to date and 314 times greater than our first report. Materials with sharp transition behaviors with the temperature and electric field are worthy of study with regard to pyroelectric energy harvesting materials, and their corresponding crystal and domain structures were investigated to optimize performance.

報告書

セシウム交換反応CsI + Cs'$$ rightarrow $$ Cs + ICs'の理論的研究(受託研究)

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

JAEA-Research 2015-014, 7 Pages, 2015/12

JAEA-Research-2015-014.pdf:2.46MB

セシウム交換反応CsI + Cs'$$rightarrow$$ Cs + ICs'の反応性を議論するため、中間体Cs$$_2$$Iの安定化エネルギー、構造、結合形態、CsとCsIの二体衝突ポテンシャル曲面をM06/def2-TZVPPD密度汎関数法を用いて計算した。その結果Cs$$_2$$Iの生成は入口障壁なしで進むことがわかった。また、2つのCsI結合は、化学的に等価になることがわかった。これらの結果は、CsI + Cs'$$rightarrow$$ Cs + ICs'によるセシウム交換反応の速度が衝突律速に近いことを示唆している。

論文

On-line diffusion tracing in Li ionic conductors by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 須貝 宏行; et al.

Japanese Journal of Applied Physics, 47(8), p.6413 - 6415, 2008/08

 被引用回数:5 パーセンタイル:24.13(Physics, Applied)

非破壊的方法によるリチウムイオン伝導体中でのオンライン拡散計測法を確立した。トレーサーとして、短寿命核$$^{8}$$Liのパルスビームを用い、LiGa中に注入した。インプラントされた$$^{8}$$Liからの$$alpha$$粒子放出強度の時間依存性を調べることで精度の高いリチウムイオンの拡散測定が行える。今回の測定によりLiGaのリチウム欠乏$$beta$$相中でのリチウム空孔の秩序化を、拡散係数の変化から初めて見いだすことができた。

論文

Diffusion of $$^{8}$$Li short-lived radiotracer in Li ionic conductors of NaTl-type intermetallic compounds

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

Defect and Diffusion Forum, 273-276, p.667 - 672, 2008/00

A non-destructive and on-line diffusion tracing in Li ionic conductors has been successfully conducted by using the short-lived $$alpha$$-emitting radiotracer of $$^{8}$$Li. The radiotracers produced as an energetic and pulsed ion beam are implanted into the Li ionic conductor of NaTl-type intermetallic compounds ($$beta$$-LiAl, $$beta$$-LiGa, and $$beta$$-LiIn). The $$alpha$$-particles survived on their passage from the position emitted by the diffusing $$^{8}$$Li to the surface of the specimen are measured as a function of time. The diffusion coefficients of Li obtained for the NaTl-type intermetallic compounds with different Li compositions are quantitatively discussed in terms of the interaction between the structural defects in the specimen and Li.

論文

Measurement of self-diffusion coefficients in Li ionic conductors by using the short-lived radiotracer of $$^8$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 今井 伸明*; 平山 賀一*; 宮武 宇也; 左高 正雄; 岡安 悟; et al.

Journal of Phase Equilibria and Diffusion, 26(5), p.472 - 476, 2005/09

放射性トレーサーによる固体中拡散の新しい方法を確立した。テスト実験では、$$^8$$Li(T$$_{1/2}$$=0.84s)を用いて$$beta$$LiAlでのリチウムの拡散係数を求めた。$$^8$$Liの崩壊により放出される$$alpha$$粒子強度の時間分布から拡散係数が得られることを確かめた。次にリチウムイオン伝導体中での原子欠陥がリチウムイオンの拡散に与える影響を調べるために、$$beta$$LiGa中での自己拡散計数を測定した。

論文

Measurement of diffusion coefficients in solids by the short-lived radioactive beam of $$^{8}$$Li

Jeong, S.-C.*; 片山 一郎*; 川上 宏金*; 渡辺 裕*; 石山 博恒*; 宮武 宇也*; 左高 正雄; 岡安 悟; 須貝 宏行; 市川 進一; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 230(1-4), p.596 - 600, 2005/04

 被引用回数:6 パーセンタイル:46.82(Instruments & Instrumentation)

短寿命核ビームを固体内拡散係数測定に用いる手法を開発し、イオン伝導体中の拡散係数を測定した。本方法は秒単位の高速拡散粒子の移動を直接観察できることが特徴である。東海研タンデム加速器からの24MeVの$$^{7}$$LiイオンをBeに衝突させ、レコイルマスセパレーターにより短寿命不安定核$$^{8}$$Li(寿命0.84秒)を分離し実験を行った。$$^{8}$$Liを固体中に照射し、$$^{8}$$Liから放出される$$alpha$$線の固体中でのエネルギー損失量を測定することにより高速拡散係数を測定した。リチウム電池の電極材として利用されているLi含有Siガラス,LiCoO$$_{2}$$におけるLiの拡散については本手法の検出限界(10$$^{-9}$$cm$$^{2}$$/s)以下であった。リチウム電池電極材の一つである超イオン伝導体LiAl(48.5at.%Li)について室温から300$$^{circ}$$Cの温度範囲で測定した結果はNMRスピンエコー法で測定した結果とよく一致した。

口頭

ODS合金中の複合酸化物分散に及ぼす第三元素の効果; 濃度依存性

内多 陽介*; 長井 利泰*; 須田 孝徳*; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*; 柴山 環樹*; 山下 真一郎; 赤坂 尚昭

no journal, , 

優れた耐照射性と高温強度を示すODSフェライト鋼は、原子炉心部の構造材料として期待されている。しかし、酸化物粒子のナノ構造やその分散制御の研究は十分ではなく、Ti, Hf, その他の元素が有効なことが判明しつつある。本研究の目的はODS合金中に添加した微量元素の濃度依存性を明らかにすることである。Ti, Hfを0.2$$sim$$0.9at%の範囲で添加したFe-9Cr基のODS合金粉末をMA法により作成し、1150$$^{circ}$$C$$times$$2hrでアニールした。これらにニッケル無電解めっき,機械研磨の後直径3mmのディスクを電解研磨にしてTEM観察用試料とした。Hf, Ti添加によりナノ酸化物粒子の析出が確認され、これらは、電子回折からそれぞれY$$_{2}$$Hf$$_{2}$$O$$_{7}$$, Y$$_{2}$$Ti$$_{2}$$O$$_{7}$$であることがわかった。平均粒径を比較したところ、Hfでは0.2at%, Tiでは0.9at%で最小となった。このことから、粒子分散は元素と濃度に依存して最適値があることがわかった。さらに、複合酸化物の物性と形成原因について検討する予定である。

口頭

Li-8短寿命核トレーサーで見たNaTl型金属間化合物LiGa中のLiの拡散

須貝 宏行; 左高 正雄; 岡安 悟; 市川 進一; 西尾 勝久; 光岡 真一; 仲野谷 孝充; 長 明彦; 佐藤 哲也; 橋本 尚志; et al.

no journal, , 

放射性トレーサーによる拡散実験は、注目している元素のマクロな拡散係数を、直接正確に求められるという特徴がある。しかし、Liに関しては適当なトレーサー実験手法がなかったため、放射性トレーサー実験が行われてこなかった。そこで、われわれはLi放射性同位体$$^{8}$$Li(半減期: 0.8秒)をトレーサーとして固体試料に打ち込み、$$^{8}$$Liの崩壊の際放出される$$alpha$$粒子の測定により、非破壊的にオンラインでLiの拡散係数を求める新しい実験手法を確立した。ここでは、$$^{8}$$Li短寿命核トレーサーによりNaTl型金属間化合物$$beta$$-LiGa中のLiの拡散係数を求めて、$$beta$$-LiGa中のLi原子空孔濃度との関係を議論する。

口頭

ナノ粒子分散強化オーステナイト鋼の創成の基礎研究; 照射欠陥クラスター形成に及ぼすナノ酸化物粒子分散の効果

山下 真一郎; 大塚 智史; 渡部 雅*; 内多 陽介*; 須田 孝徳*; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*; 柴山 環樹*

no journal, , 

耐熱性・耐照射性に優れるSUS316相当鋼(PNC316)を母材としたオーステナイト系ナノ粒子分散強化鋼開発の基礎研究の一環として、アトライター式ボールミル方式で機械的に合金化した試作材の照射試験を行い、微細組織変化を評価した。ナノ粒子分散強化試作材の照射後組織には、いずれの照射条件においても、照射により形成したボイド組織が認められた。また、これらボイド組織の大部分はナノ粒子界面に付着して存在していることも明らかとなった。微細組織観察データを統計的にまとめた結果から、ボイド径や数密度は照射温度に依存した傾向があり、照射下ではナノ粒子界面で優先的にボイド形成していることが示された。これらのことから、オーステナイト系母相中へのナノ粒子の最適分散により、既存のオーステナイト系ステンレス鋼以上のボイドスエリング抑制効果の可能性が示唆された。

口頭

CsI分子とCs原子のCs交換反応の理論計算による考察

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

no journal, , 

Cs原子とCsIの間でのCs交換反応の可能性を議論するため、Cs-I-Csの三原子化合物の構造とその結合を解析した。さらに、二次元ポテンシャル曲面から反応断面積を簡便に求める方法を考案し、それをCsとCsIの交換反応の速度を求めるために使用した。Cs-I-Csの三原子化合物はその安定化エネルギーこそ12kcal mol$$^{-1}$$程度と小さかったが、化合物生成の際の電子移動は大きく、生成されるCs-I結合と、もともと存在したCs-I結合の区別がつかなくなってしまうことが示された。そして、交換速度定数は衝突エネルギーによってほとんど変わらないこと、気体の衝突頻度と同様の速度であることが予想された。

口頭

Theoretical study of the Cs exchange reaction rate constant of Cs + CsI $$rightarrow$$ CsI + Cs

小林 孝徳; 橋本 雅史; 横山 啓一

no journal, , 

セシウム原子とヨウ化セシウムのセシウム交換反応の可能性を議論するため、Cs-I-Csの三原子化合物の構造とその結合を解析した。さらに、二次元ポテンシャル曲面から反応断面積を求める方法を考案し、それをCsとCsIの交換反応の速度を求めるために使用した。Cs-I-Csの三原子化合物が生成した場合、生成されるCs-I結合と、もともと存在したCs-I結合の区別がつかなくなってしまうことが示された。そして、交換速度の定数は気体の衝突速度と同様のレートであることが予想された。

口頭

東海再処理施設における低放射性廃液の処理技術開発,18; Cs/Sr吸着材の実機適用に向けた検討

伊藤 義之; 松島 怜達; 佐藤 史紀; 橋本 崇紀*; 鈴木 達也*; 宮部 慎介*; 佐久間 貴志*; 菊地 香織*; 出水 丈志*

no journal, , 

本研究では、東海・再処理施設内の低放射性廃棄物処理技術開発施設(LWTF)の吸着塔で使用するCs及びSr吸着材の検討を行っている。吸着対象の廃液は、約5mol/Lの高濃度硝酸塩廃液でありCa等も含むため、Cs及びSr吸着材は、高い選択性等を必要とする。本報では、福島第1原子力発電所の汚染水処理に使用され、CsやSrを同時に吸着できるケイチタン酸塩系の吸着材(ピュアセラム)のLWTF吸着塔への適用を検討するため、2本の吸着カラムを連結させたカラム試験を行った。その結果、Csは破過し難く、前回の報告と同様に破過容量が大きいことが分かった。Srの5%破過容量は、前回の報告と比べて約2倍となり、破過容量の向上が図れる見通しを得た。

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