研究者詳細 - 成瀬　一郎

論文 - 成瀬　一郎

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Defossilization and decarbonization of hydrogen production using plastic waste: Temperature and feedstock effects during thermolysis stage 査読有り

Andrei Veksha, Yuxin Wang, Jun Wei Foo, Ichiro Naruse Grzegorz Lisak

Journal of Hazardous Materials 452 巻 ( 131270 ) 2023年6月

Effect of temperature on behavior and mechanism of biochar gasification in the mixed CO2 and H2O atmosphere 査読有り

Yuxin Wang, Ryo Yoshiie, Yasuaki Ueki, Ichiro Naruse

Journal of the Energy Institute 108 巻 ( 101238 ) 2023年6月

Characteristics of biomass gasification by oxygen-enriched air in small-scale auto-thermal packed-bed gasifier for regional distribution 査読有り

Yuxin Wang, Ryo Yoshiie, Yasuaki Ueki, Ichiro Naruse

Fuel 342 巻 ( 127852 ) 2023年2月

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：The Japan Institute of Energy

This study focuses on the operation of Ni-YSZ-based SOFC fueled with artificial fuel gas simulating syngas from biomass gasification. H2, CO, CO2 and H2O were mixed to make up artificial fuel gas with various compositions. Electrochemical behaviors were investigated under constant current conditions at 1073K during 8h using Galvano-stat. Cyclic voltammetry was also conducted to assess the stability of SOFC. Measurement results showed that CO2 and H2O have significant impacts on power generation performance. In particular, the performance degradation was significant in the absence of CO2.

Ash deposition mechanisms in Waste-to-Energy plants 査読有り

Hiroshi NAGANUMA, Takehito MORI, Sho WATANABE, Akihiro SAWADA, Taeko GOTO, Yasuaki UEKI, Ryo YOSHIIE, Ichiro NARUSE

Mechanical Engineering Journal 9 巻 ( 4 ) 頁： 21 2022年6月

充填層ガス化炉での酸素富化空気によるバイオマスガス化

義家亮, 白戸大輔, 小田将矢, 植木保昭, 成瀬一郎

日本燃焼学会誌 64 巻 ( 207 ) 頁： 74 - 79 2022年

廃棄物由来炭材による酸化鉄の還元特性

植木保昭, 義家亮, 成瀬一郎

廃棄物資源循環学会論文誌 33 巻 ( 0 ) 頁： 11 - 17 2022年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人廃棄物資源循環学会

製銑プロセスから排出される CO2 を削減する対応策の一つとして，現状未利用である有機系の廃棄物を炭材として有効利用する方法がある。本研究では，酸化鉄から金属鉄を製造するための還元材として，都市ごみ炭化物および木質バイオマス炭化物といった有機系の廃棄物を利用し，それらの炭材への適用性を実験的に検討した。主な結果として酸化鉄 (Fe2O3) と還元材 (都市ごみ炭化物，木質バイオマス炭化物，石炭およびグラファイト) の混合試料による還元実験を実施したところ，都市ごみ炭化物および木質バイオマス炭化物の各混合試料において金属鉄を生成した。これは都市ごみ炭化物および木質バイオマス炭化物中の固定炭素による還元反応性が石炭やグラファイトのそれよりも高いためである。このような実験成果から都市ごみ炭化物および木質バイオマス炭化物は還元鉄を製造するための還元材として十分に有効利用できる廃棄物であることがわかった。

DOI： 10.3985/jjsmcwm.33.11

CiNii Research

微量炭化水素による固体酸化物燃料電池の劣化挙動

張慧, 義家亮, 成瀬一郎, 植木保昭

日本エネルギー学会誌 100 巻 ( 9 ) 頁： 169 - 176 2021年9月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本エネルギー学会

本研究ではNi-YSZのアノード極を持つSOFCにタール模擬物質を混合した燃料ガスを供給し，SOFCの劣化挙動を調査した。バイオマスガス化研究において典型的なタール構成物質とされているトルエンを3.1％水蒸気含有水素に添加した。発電特性を考察するため，トルエン添加濃度を0 mg/Nm3から1900 mg/Nm3まで変化させて定電流モードにて約30 時間の発電実験を実施した。また，開放端でのインピーダンス測定を行うことによりSOFC内部抵抗を評価した。トルエン無添加実験ではSOFCは良好な状態及び安定した発電が持続したのに対して，200 mA/cm2の電流を印加すると380 mg/ Nm3の低濃度トルエン添加においても電圧の降下が見られた。さらにトルエン濃度が高くなると電圧降下も大きくなる傾向があった。トルエン濃度1900 mg/Nm3の場合には，電圧降下が深刻する一方でアノード極表面に炭素析出した様子も確認できた。ただし，アノード極構造に重篤なダメージがない限り，発電性能は部分的に回復した。

DOI： 10.3775/jie.100.169

Scopus

CiNii Research

Degradation Behavior of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) with Trace Hydrocarbons

Zhang Hui, Yoshiie Ryo, Naruse Ichiro, Ueki Yasuaki

JOURNAL OF THE JAPAN INSTITUTE OF ENERGY 100 巻 ( 9 ) 頁： 169 - 176 2021年9月

3-1-3　バイオマスチャーのガス化挙動に及ぼす温度およびガス化剤の影響

義家亮, 植木保昭, 成瀬一郎

日本エネルギー学会大会講演要旨集 30 巻 ( 0 ) 頁： 38 - 39 2021年7月

5-1-1　流動層を用いたオキシ石炭燃焼における環境汚染物質生成挙動

山中建人, 義家亮, 成瀬一郎, 植木保昭

日本エネルギー学会大会講演要旨集 30 巻 ( 0 ) 頁： 122 - 123 2021年7月

O-08　気泡流動層を用いたバイオマス燃焼挙動の解明

加藤紘輝, 義家亮, 植木保昭, 成瀬一郎, 成川公史, 中村英樹

バイオマス科学会議発表論文集 16 巻 ( 0 ) 頁： 19 - 20 2021年1月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本エネルギー学会

Woody biomass is attracting attention as an alternative energy to fossil fuels. The use of woody biomass is expected to expand in the future. In order to use biomass efficiently as a fuel, it is necessary to clarify its combustion characteristics. Therefore, in this study, in order to clarify the combustion characteristics of biomass, a biomass combustion experiment was conducted using a bubble fluidized bed. Palm Kernel Shell (PKS) was used as an experimental sample. The effect of temperature on the combustion behaviors of biomass was experimentally considered.

DOI： 10.20550/jiebiomassronbun.16.0_19

CiNii Research

O-09　バイオマス燃焼ボイラ内における灰付着挙動

山下達也, 義家亮, 植木保昭, 成瀬一郎, 佐藤直樹

バイオマス科学会議発表論文集 16 巻 ( 0 ) 頁： 21 - 22 2021年1月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本エネルギー学会

Operational problems in biomass-fired boilers include ash deposition to heat transfer tubes and corrosion of heat transfer tubes. Therefore, in this study, we focused on potassium compounds in biomass and conducted an ash deposition experiment using an electrically heated drop tube furnace. In the experiment, potassium-containing mineral (K-feldspar) was used as simulated ash. The amount of ash deposition in various atmospheres was measured. The cross section of samples was observed and analyzed by SEM-EDX, and the atmosphere dependence of the ash deposition characteristics was experimentally considered.

DOI： 10.20550/jiebiomassronbun.16.0_21

CiNii Research

Tar generation and decomposition in downdraft packed bed reactor for woody biomass gasification

Yoshiie Ryo, Yamada Atsushi, Nunome Yoko, Ueki Yasuaki, Naruse Ichiro

JOURNAL OF THERMAL SCIENCE AND TECHNOLOGY 16 巻 ( 3 ) 頁： JTST0034 - JTST0034 2021年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会・社団法人日本伝熱学会

When the biomass gasifier is connected with a gas engine system directly, tar should be removed from the syngas to prevent the engine from breaking down. A downdraft packed bed gasifier has the advantage for low tar emission because the syngas passes through the char gasification zone downstream of the reactor, where tar compounds can be trapped and decomposed. Then, objective of this study is to confirm the tar decomposition behaviors inside the downdraft packed bed reactor. Woody biomass gasification experiments were carried out, using an auto-thermal downdraft packed bed gasifier. The reactor’s height and inner diameter were 1000mm and 100mm, respectively. Black pine pallets were continuously fed into the reactor from the top. The gasifying agent was air, which was introduced into the reactor at the air-fuel equivalent ratio of 0.49. The packed bed height was kept to be constant at 600mm. The reactor has eleven thermo-couples and eleven sampling ports at the wall along the flow direction. They were used for measurements of temperature profiles and gas compositions in the reactor. Micro-GC was used for the measurement of N2, O2, CO, CO2 and H2, and FIDGC was used for other hydrocarbons. In some ports among them, tar in syngas was also sampled via dichloromethane scrubbing in ice-bath, and analyzed for molecular weight distributions of tar compounds by TOF-MS. As a result, tar and larger hydrocarbons were confirmed to be generated in the upstream, and then decomposed downstream inside the downdraft reactor.

DOI： 10.1299/jtst.2021jtst0034

Web of Science

Scopus

CiNii Research

脱硝触媒による排ガス中水銀の吸収特性

中山航汰, 義家亮, 成瀬一郎, 植木保昭

廃棄物資源循環学会研究発表会講演集 32 巻 ( 0 ) 頁： 409 2021年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人廃棄物資源循環学会

水銀排出量の抑制は現在世界的な問題であり，排出量の低減技術が早急に要求されている．発電施設や廃棄物焼却炉から排出される水銀の大部分は0価の金属水銀であり，これに対し高い捕捉性能を有する捕捉剤の開発は極めて重要である．本研究では，石炭燃焼設備や廃棄物焼却設備に組み込まれている脱硝触媒に対して，充填層型の実験装置を用いて0価水銀の捕捉実験を行い，得られた水銀含有脱硝触媒に対しXPS分析による捕捉水銀の化学種同定を試みた．結果としては，雰囲気中の酸素が脱硝触媒の水銀捕捉性能を向上させること，HClガスの存在下では水銀は主に酸化され放出されることが確認された．インプットする水銀量を大幅に増やした場合，ほとんどの水銀は捕捉されなかったが，酸素が捕捉性能を向上させる傾向は変化しなかった．XPS分析については，試料中の水銀量が微量であったため水銀のスペクトルを検出できず，化学種同定には至らなかった．

DOI： 10.14912/jsmcwm.32.0_409

CiNii Research

乾燥下水汚泥の基礎燃焼挙動評価

義家亮, 小林知嗣, 植木保昭, 成瀬一郎, 河合卓也, 遠藤正人

環境工学総合シンポジウム講演論文集 2021.31 巻 ( 0 ) 頁： 309 2021年

バイオマス燃料の燃焼挙動の解明と速度論解析

溝口創紀, 植木保昭, 義家亮, 成瀬一郎

廃棄物資源循環学会研究発表会講演集 32 巻 ( 0 ) 頁： 251 2021年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人廃棄物資源循環学会

今日，エネルギー需要は日々高まり，この傾向は今後も続くと予想される．しかし，地球上の化石資源は限られており足りないことは明白である．この状況下において，バイオマスを化石資源の代替として利用することが注目を集めている．また，バイオマス資源の中には建築廃材や農業残渣など廃棄物系の有機資源が多く存在し，それらの高効率有効利用が必須である．本研究では実際の燃焼炉の燃焼条件に近い等温条件においてバイオマスの燃焼速度を測定し，反応機構を解明することを目的としている．木質バイオマスである，黒松ペレットを実験試料として等温燃焼実験を行うことにより，温度および酸素濃度依存性を調べた．さらに，速度論解析を行い反応機構についても考察した．バイオマス燃料は，低温から大きな反応速度を持つ物質である揮発分の割合が高いため，昇温過程での燃焼についても考慮することで再現性の高いモデル化が可能であると明らかになった．

DOI： 10.14912/jsmcwm.32.0_251

CiNii Research

Recent progress in tar removal by char and the applications: A comprehensive analysis

Zeng X., Ueki Y., Yoshiie R., Naruse I., Wang F., Han Z., Xu G.

Carbon Resources Conversion 3 巻頁： 1 - 18 2020年1月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Carbon Resources Conversion

Tar catalytic removal by char is a promising technology for gasification process because of its porous structure, good catalytic activity, low cost, and easy to treatment after deactivation. To provide comprehensive information on the tar catalytic removal by char, this study focuses on the ongoing efforts and advances from fundamental researches to the industrial applications. The tar removal efficiency by char much depends on reaction conditions and char property, such as char origin, porous structure, the functional group on char surface, carbon structure, and AAEM components. The typical reaction kinetics, reaction mechanism, and the deactivation, will be introduced. Then, for the different gasification processes, the potential or typical applications of tar removal by char are discussed and compared. Finally, a comprehensive analysis and improvement in scaling up, commercializing tar removal technologies and integrating the gasification process, are also evaluated and analyzed in this review.

DOI： 10.1016/j.crcon.2019.12.001

Scopus

下水汚泥チャーの燃焼挙動に及ぼす温度と酸素分圧の影響

小林知嗣, 植木保昭, 義家亮, 成瀬一郎, 河合卓也

廃棄物資源循環学会研究発表会講演集 31 巻 ( 0 ) 頁： 227 2020年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人廃棄物資源循環学会

日本国内では2019年において年間約3.8億トンもの産業廃棄物が排出されており、この中に含まれる可燃性廃棄物をエネルギー資源として有効利用することは、資源節約および環境保護の観点から重要である。本研究は産業廃棄物の中の下水汚泥に着目した。下水汚泥は国内で排出される産業廃棄物の20%を占めるが、バイオガスや汚泥燃料としての利用は17%に留まっていることから改善の余地が大きくある。そこで本研究では、下水汚泥チャーの基礎的な燃焼挙動を把握するために，熱量分析装置を用いて等温燃焼実験を行い，下水汚泥チャーの燃焼挙動に及ぼす燃焼温度および雰囲気ガス中酸素分圧の影響について検討した。実験試料は乾燥消化汚泥チャーおよび混合生汚泥チャー、比較試料としてRDFチャーの３種類を用いた。燃焼実験の結果、反応完結時間はRDFチャー、乾燥消化汚泥チャー、混合生汚泥チャーの順に速くなることを確認することができた。

DOI： 10.14912/jsmcwm.31.0_227

CiNii Research

廃棄物チャー燃焼過程の NOx 生成に対するガス組成の影響

義家亮, 塚本和峻, 植木保昭, 成瀬一郎, 薄木太一, 傳田知広

環境工学総合シンポジウム講演論文集 2020.30 巻 ( 0 ) 頁： 304 2020年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会

An incineration process is the most dominant method of the waste disposal in Japan. A stoker furnace incinerator is widely used for the waste incineration. In the stoker furnace incinerator, waste products can be sufficiently stirred and burned completely. Recently, low air ratio and high temperature incineration have been applied to the stoke furnace incinerator to improve efficiencies of power generations. However, they result in the increase in the amount of air pollutant NOx due to their higher flame temperatures. In addition, Exhaust Gas Recirculation (EGR) system, which is also applied into advanced incinerators, makes the NOx formation more complicated. In this research, NOx and other gaseous emissions from RDF char combustion were experimentally analyzed, investigating effects of exhaust gas compositions on NOx formations.

DOI： 10.1299/jsmeenv.2020.30.304

CiNii Research

O-17　充填層ガス化炉における酸素富化空気によるバイオマスガス化

小田将矢, 白戸大輔, 義家亮, 成瀬一郎, 植木保昭

バイオマス科学会議発表論文集 15 巻 ( 0 ) 頁： 31 - 32 2019年12月

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：一般社団法人日本エネルギー学会

In recent years, biomass gasification processes are attracting attention to produce renewable gaseous fuels. However, it is difficult to use raw biomass because it has low heating values. So, we considered the introduction of oxygen enriched air. By supplying oxygen-enriched air, the heat loss due to water evaporation can be compensated. It is considered that partial combustion of the fuel can be promoted and sufficient heat can be obtained. In the experiments, we used a packed bed gasifier. This gasifier is small in size and suitable for small-scale distributed utilization of biomass. From the experimental results, it was found that even if moisture content of the wet biomass is high, the gasification of the biomass is possible by increasing the oxygen concentration of the gasifying agent. The syngas contained more H2 and CO compared with normal biomass gasification.

DOI： 10.20550/jiebiomassronbun.15.0_31

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