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環境に調和するエネルギー技術と材料

(2000年『21世紀のエネルギー技術と新材料開発』普及版)

商品コード: B0768

  • 監修: 田中忠良
  • 発行日: 2006年2月
  • 価格(税込): 4,968 円
  • 体裁: A5判、355ページ
  • ISBNコード: 978-4-88231-875-0

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刊行にあたって

 1997年12月,京都で開催されたCOP3(気候変動枠組条約第三回締約国会議)で,先進国におけるCO2の排出削減量を決定した京都議定書がようやく2005年2月16日に発効された。議定書では,わが国は1990年の排出量に対して6%を削減することになっているが,この間に約7%も増加しており,第一約束期間である2008年から2012年の間には13%以上も削減しなければならない。
 一方,最近のわが国の気象を見ると,台風が早い時期から上陸し,また,集中豪雨的な梅雨になっている。これを一言で,異常気象といってしまえば,それだけのことであるが,わが国だけでなく,全世界で気象がおかしくなっているようである。
 大気中のCO2濃度の上昇と平均気温の上昇がよく符号しており,この異常気象がCO2による温暖化が一つの要因になって発生していると思われる。もし,CO2による温暖化が大きな要因とすれば,地球環境を修復することは不可能であり,我々の生活の場である地球は生命のない無味乾燥な惑星になってしまうであろう。この危惧を解消するために一日も早く温暖化対策を実行することが肝要と思われる。
 このCO2による温暖化は20世紀における化石燃料の大量消費によって引き起こされたものであり,21世紀は20世紀が残した負の遺産を解消し,地球環境に調和したエネルギー社会を構築することが20世紀に生きた我々の責務と思われる。
 本書は21世紀における環境とエネルギーとの調和を図り,将来の生活・産業の基盤となるエネルギー技術の現状と将来展望についてまとめたもので,丁度21世紀を迎える2000年12月に発刊された。皆様のご好評により,ここに1人でも多くの方々に読んでいただくために普及版を発行することとなったものである。
 執筆された方々はエネルギー技術とその材料に関してわが国で最も活躍されておられる研究者の方々であり,取り上げたエネルギー技術と新材料はエネルギー技術開発に携わっておられる方々のお役に立つと信じております。
2006年1月  (独)産業技術総合研究所 田中忠良

<普及版の刊行にあたって>
 本書は、2000年12月に『21世紀のエネルギー技術と新材料開発』として刊行されました。このたび、普及版を刊行するにあたり、内容は当時のまま手は加えておりませんので、ご了承下さい。

2006年1月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

田中忠良   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 産学官連携推進部門 産学官連携コーディネーター;地域連携室長
伊東弘一   大阪府立大学 大学院工学研究科 教授
         (現)大阪府立大学 大学院工学研究科 機械専攻 教授
中安 稔   (現)川崎重工業(株) ガスタービン・機械カンパニー 課長代理
井上俊彦   川崎重工業(株) ガスタービン事業部
笠木伸英   東京大学大学院 工学研究科 教授
本間琢也   燃料電池開発情報センター 常任理事;筑波大学名誉教授
         (現)燃料電池開発情報センター 顧問
嘉藤 徹   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門
安田和明   大阪工業技術研究所 エネルギー環境材料部
         (現)(独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 次世代燃料電池研究グループ リーダー
蒲谷昌生   (株)ソーラーシステム研究所 代表取締役
西川省吾   (株)関電工 技術研究所
         (現)日産ディーゼル工業(株) 研究部 課長
谷 辰夫   東京理科大学 工学部 教授
         (現)諏訪東京理科大学 システム工学部 教授;システム工学部長
伊東定祐   神奈川工科大学 工学部 教授
         (現)神奈川工科大学 工学部 システムデザイン工学科 教授
金原啓司   地質調査所 統括研究調査官
         (現)三井住友建設(株) 土木研究部 技術顧問
岡野利明   (財)電力中央研究所 我孫子研究所
         (現)(財)電力中央研究所 環境科学研究所 環境ソリューションセンター センター長
岡田光浩   三菱重工(株) 機械事業本部
         (現)(財)日本環境衛生センター 東日本支局 環境工学部 技監
西山理郎   三菱重工(株) 機械事業本部
         (現)三菱重工(株) 北海道支社 機械・環境装置課長
牛山 泉   足利工業大学 工学部 機械工学科 教授
         (現)足利工業大学 大学院工学研究科 教授
宮崎武晃   海洋科学技術センター 研究業務部 部長
         (現)(独)海洋研究開発機構 監事
上原春男   佐賀大学 理工学部 教授
         (現)NPO法人 海洋温度差発電推進機構 理事長
阿部宜之   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 宇宙技術グループ グループ長
藤原一郎   物質工学工業技術研究所 化学システム部
         (現)(独)産業技術総合研究所 環境科学技術研究部門 主任研究員
渡辺藤雄   名古屋大学大学院 工学研究科
         (現)名古屋大学大学院 工学研究科 助手
架谷昌信   名古屋大学大学院 工学研究科 教授
         (現)愛知工業大学 工学部 機械学科 教授
野崎 健   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 燃料電池グループ
立石 裕   電子技術総合研究所 極限技術部
         (現)(独)産業技術総合研究所 企画本部 総括企画主幹
内山洋司   (現)筑波大学 大学院システム情報工学科 教授
丹羽宣治   (財)地球環境産業技術研究機構 化学的CO2有効利用研究室 地質調査所 資源エネルギー地質部
         (現)(独)産業技術総合研究所 地圏資源環境研究部門 副研究部門長
清水幸丸   三重大学 学長補佐;工学部 教授
         (現)名古屋産業大学 大学院環境マネジメント研究科 環境経営研究所 所長
森 雅裕   (現)宇宙航空研究開発機構 高度ミッション研究センター センター長
齊藤 忠   東京農工大学 工学部 教授
         (現)東京農工大学 工学部 電気電子工学科 電気電子システム工学講座 基礎電気システム工学 教授
吉村和記   名古屋工業技術研究所 融合材料部
本間 格   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
境 哲男   大阪工業技術研究所 エネルギー変換材料部
         (現)(独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 電池システム連携研究体長;神戸大学 併任教授
藤枝卓也   大阪工業技術研究所 エネルギー変換材料部
         (現)フジエダ電子出版㈲ 代表取締役
小林弘典   大阪工業技術研究所 エネルギー変換材料部
         (現)(独)産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 蓄電デバイス研究グループ 主任研究員
山本 淳   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 研究員
安藤祐司   電子技術総合研究所 エネルギー基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 研究員
秋葉悦男   物質工学工業技術研究所 無機材料部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 統括研究員
荒川裕則   物質工学工業技術研究所 無機材料部
         (現)東京理科大学 工学部 工業化学科 教授
佐山和弘   物質工学工業技術研究所 基礎部
         (現)(独)産業技術総合研究所 エネルギー技術研究部門 主任研究員

 執筆者の所属は,注記以外は2001年当時のものです。

目次

第1章 総論―21世紀のエネルギー技術と新材料開発―
1. わが国の現状社会
2. 21世紀のエネルギー技術と新材料

【化石燃料コージェネレーション 編】
第2章 コージェネレーション技術の将来展望
1. 定義と原理および歴史
2. システムの主要機器
3. システムの設計計画
4. 今後の課題

第3章 産業用コージェネレーション
1. はじめに
2. ガスタービンコージェネレーション
3. システム構成機器
4. 排熱の有効利用について
5. まとめ

第4章 マイクロガスタービン
1. はじめに
2. マイクロガスタービンの特徴と開発状況
3. マイクロガスタービンの今後の課題
4. まとめ

第5章 燃料電池技術の将来展望
1. 研究開発の歴史的背景
2. リン酸型燃料電池(PAFC)の開発と新しい市場展開
3. 溶融炭酸塩型燃料電池(MCFC)の開発動向
4. 固体酸化物型燃料電池(SOFC)の開発動向
5. 燃料電池自動車(FCV)の実用化のための問題点
6. 燃料の選択とFCV開発戦略
7. 家庭用および可搬型固体高分子型燃料電池(PEFC)の開発動向
8. おわりに

第6章 固体酸化物型燃料電池
1. 固体酸化物型燃料電池(SOFC)の特徴
2. SOFC開発の課題とセル開発状況
3. システム開発
4. 実用化に向けた新たな取り組み

第7章 固体高分子型燃料電池
1. 固体高分子型燃料電池の開発経緯
2. 固体高分子型燃料電池のセル構成と発電原理
3. 固体高分子型燃料電池のセル構成材料と特徴
4. 固体高分子型燃料電池の用途と発電システム
5. 固体高分子型燃料電池の燃料

【自然エネルギーコージェネレーション 編】
第8章 太陽熱エネルギー技術の将来展望
1. はじめに
2. 太陽熱エネルギー技術の近代史に見る主な技術
3. 近い将来に実用化が期待される技術
4. 太陽エネルギー自立社会へ向けて

第9章 太陽光発電技術の将来展望
1. はじめに
2. 開発状況
3. 普及状況
4. 今後の課題

第10章 太陽ハイブリッドシステム
1. はじめに
2. 風力発電と太陽光発電のハイブリッドシステム
3. 光・熱ハイブリッドソーラーシステム
4. 太陽・水素エネルギーシステム
5. まとめ

第11章 太陽光・熱ハイブリッドパネル
1. はじめに
2. 空気集熱式ハイブリッドパネル
3. ヒートポンプ用ハイブリッドパネル
4. おわりに

第12章 地熱利用
1. 無尽蔵な地熱エネルギー
2. 再生可能でクリーンな地熱エネルギー
3. コージェネレーションとしての地熱エネルギー
4. 発電利用
5. 熱利用
6. 熱利用による石油節約効果
7. 地熱発電所における熱利用
8. 地中熱の利用

第13章 バイオマス利用
1. バイオマスの種類
2. 森林バイオマスと有機廃棄物
3. エネルギー変換

【地域社会分散電源 編】
第14章 廃棄物発電技術
1. はじめに
2. 廃棄物発電の状況
3. 高効率廃棄物発電への取り組み
4. まとめ

第15章 風力発電技術の将来展望
1. はじめに
2. 世界の風力開発の動向
3. 日本における風力開発の動向
4. 日本の風力資源
5. 日本の風力の本格的発展に向けて
6. おわりに

第16章 波力発電技術の将来展望
1. はじめに
2. 変換装置の分類
3. 技術開発の歴史と現状
4. ケーススタディー
5. おわりに

第17章 海洋温度差発電技術の将来展望
1. はじめに
2. 海洋の温度分布と海洋温度差発電の原理
3. 海洋温度差発電の開発の小史
4. 海洋温度差発電の実用化の意義と重要性
5. 海洋温度差発電の開発の現状と展望
6. おわりに

【エネルギー貯蔵技術 編】
第18章 顕熱・潜熱蓄熱技術
1. はじめに
2. 顕熱蓄熱
3. 潜熱蓄熱

第19章 化学蓄熱技術
1. はじめに
2. 化学蓄熱の特徴
3. 化学蓄熱の材料
4. ナショナルプロジェクトにおける化学蓄熱
5. まとめ

第20章 ケミカルヒートポンプ技術
1. はじめに
2. 化学反応式ヒートポンプ
3. 吸着ヒートポンプ
4. 熱輸送技術

第21章 二次電池
1. はじめに
2. 二次電池の原理と種類
3. 二次電池の機能と特性
4. 各種二次電池の価格と用途展望
5. おわりに

第22章 超電導磁気エネルギー貯蔵(SMES)
1. はじめに―超電導技術の概要
2. SMESの原理
3. SMESのシステム構成
4. SMESの特徴と課題
5. SMESの外国における開発状況
6. SMESの日本における開発状況
7. SMESの貯蔵効率,今後の方向性

第23章 フライホイール
1. フライホイールエネルギー貯蔵の原理
2. フライホイール電力貯蔵システムの構成
3. フライホイールのエネルギー効率
4. 機械軸受や磁気軸受を用いたフライホイールの応用例
5. 高温超電導を用いたフライホイール電力貯蔵システムの開発

第24章 圧縮空気エネルギー貯蔵(CAES)
1. はじめに
2. CAESの特徴
3. 貯蔵効率
4. 圧縮空気の貯蔵法
5. 都市型のCAESシステム
6. おわりに

【近未来燃料多様化 編】
第25章 CO2含有天然ガスからの太陽熱法メタノール製造
1. はじめに
2. CO2含有天然ガスからの太陽熱法メタノール製造技術の概要
3. 太陽熱利用天然ガス改質技術
4. CO2含有天然ガスからの太陽熱法メタノールによるCO2削減効果

第26章 天然ガス以外のガス燃料
1. 天然ガス需要の動向
2. 非在来型天然ガス資源
3. メタンハイドレート
4. コールベッドメタン
5. タイトフォーメーションガス
6. ジオプレッシャードガス
7. 深層天然ガス
8. ガス液化技術

第27章 バイオマス燃料技術
1. はじめに
2. バイオマスエネルギー生産システム
3. 木質および農産廃棄物バイオマスのエネルギー化技術
4. 木質バイオマスおよび農産廃棄物の小規模燃焼およびガス化技術
5. 蓄糞,生ごみ系有機バイオマスの発酵によるガス化―ステファン鈴木氏による―

【近未来エネルギー技術 編】
第28章 宇宙太陽発電技術
1. 研究の歴史
2. 我が国の宇宙開発政策上の位置付け
3. 経済的・技術的実現性
4. 安全問題
5. 今後の研究の見通し

第29章 太陽熱発電技術の将来展望
1. 緒言
2. 開発されている太陽熱発電システムの集光・集熱方式
3. 海外における太陽熱発電技術開発の現状
4. 太陽熱発電システムの導入によるCO2削減効果
5. 太陽熱発電技術の将来展望

【エネルギー材料開発 編】
第30章 太陽電池と半導体材料
1. はじめに
2. 太陽電池の原理
3. 結晶Si型太陽電池
4. 薄膜型太陽電池
5. III-V族化合物半導体太陽電池
6. 今後の展望

第31章 色素増感型太陽電池材料
1. はじめに
2. 色素増感型太陽電池の構造と動作原理
3. TiO2多孔質薄膜
4. 増感色素と変換効率
5. 寿命と製造コスト
6. 今後の研究課題

第32章 燃料電池材料
1. はじめに
2. 燃料電池の原理と特徴
3. 燃料電池技術の現状
4. 燃料電池材料の未来技術
5. まとめ

第33章 二次電池材料
1. はじめに
2. 新型二次電池の反応機構と電池性能
3. ニッケル・水素電池材料
4. リチウムイオン電池材料
5. 電池のリサイクル技術およびライフサイクルアセスメント

第34章 熱電変換材料
1. 熱電変換の原理と特徴
2. 熱電発電の基礎式
3. 各種熱電材料の現状

第35章 熱再生型燃料電池材料
1. はじめに
2. 熱再生型燃料電池の原理
3. アセトン水素化触媒の探索
4. 燃料電池反応の特性
5. まとめ

第36章 水素吸蔵合金材料
1. はじめに
2. 水素吸蔵合金の特徴
3. ニッケル水素二次電池への応用
4. 水素タンクへの応用
5. ヒートポンプ・冷凍機への応用
6. まとめ

第37章 太陽光水素―水と太陽光でクリーンエネルギー(水素)を造る―
1. 無尽蔵のエネルギー資源―太陽光―
2. 水を完全分解できる炭酸塩添加法光触媒プロセス
3. 太陽光照射下での水の完全分解反応の実証
4. 可視光応答性光触媒のプロセスの開発―レドックス媒体を用いた2段光励起反応
5. 電解-光触媒ハイブリッドシステム
6. 最近のトピックス
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