研究テーマ::北海道大学工学部 エコプロセス工学研究室 

研究テーマ

当研究室では、

の4つのキーワードをそれぞれ軸にした研究を行なっています。
以下で詳しくご紹介いたします。

CO2ガスの還元によって生成したカーボンナノチューブ(CNT)の透過型電子顕微鏡(TEM)写真

地球温暖化ガスの削減

現在、地球環境問題への関心が世界全体で高まっており、二酸化炭素の処理方法について様々な提案がなされています。
そこで我々は、溶融塩を用いたCO2ガスの新たな分解手法を提案しています。
今後は反応メカニズムの解明により、更なる反応効率の向上を目標としています。


カルシウム無電解還元によって得られた金属ジルコニウムの電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)写真

カルシウム無電解還元でつくる
高品位な電解コンデンサ用材料

電解コンデンサに用いる金属材料として、Ti-Zr合金が優れていることが知られています。しかしながら、それらの製錬は多段にわたる複雑なプロセスから成り、コスト面に問題を有しています。
当研究室では、TiおよびZr酸化物の混合微粉末をカルシウムにより無電解還元しTi-Zr合金を製造するシンプルなプロセスを提案しています。また、この製造プロセスにおいては、微小な酸化物粒子を用いることで比表面積の大きな優れたコンデンサ材料の実現が期待されます。

熱電素子を多数直列に接続した熱電モジュールで発電を行っている際の温度分布をシミュレーションした結果

熱電発電で目指す
太陽熱発電

熱電発電は効率がシステムの規模によらず、比較的低温の熱源からの発電が可能であるため、太陽熱発電への応用が期待されています。
当研究室では、実験や数値シミューレーションにより、発電性能の向上を目指しています。

アノード酸化によって形成したアルミニウム試料表面のサブミクロンディンプル構造を捉えた走査型電子顕鏡(SEM)画像

アノード酸化が生み出す
サブミクロンの規則構造

アルミニウムのアノード酸化によって得られるナノポーラスアルミナは、低コスト・短時間で高規則化ナノ構造を構築できるため、様々なナノテク分野への応用が期待されています。
当研究室では各種分野への応用展開を目指し、アルミニウムは勿論のこと他のバルブ金属についても精力的に取り組んでおります。

リアルに再現された非球形粒子層の中を流れる高温融体を数値シミュレーションしました。TESLA利用によるGPGPU実装によりとても高速に計算ができます。

離散要素による分散相の
高精度シミュレーション

金属やガラスをつくるプロセスでは高温融体の界面現象の深い理解がとても重要です。日常使用する金属のほとんどは溶融状態で生産され、現在では1000℃以上の高温界面現象を自在に制御することがもとめられます。当研究室では、直接観察実験や離散要素シミュレーションにより従来困難であった高温融体の移動解析に取り組んでいます。