革新技術領域課題

平成27年度より実用技術化プロジェクトの新設と同時に“革新技術領域”も新設致しました。同プロジェクトに移行するには時期尚早な有望課題はこの“革新技術領域”において推進されます。

大須賀 篤弘 PO(運営総括)


大須賀 篤弘
京都大学 大学院理学研究科 教授

 再生可能エネルギーの利用技術として、太陽電池をはじめとする太陽エネルギー利用技術はきわめて有望な技術の一つとしてすでに社会に普及されつつあります。ALCAで取り組む太陽電池及び太陽エネルギー利用システムは、Si系の実用太陽電池モジュール技術との競合の下、更なる展開を目指しています。

 具体的には、(従来型の太陽電池と比較して格段に)高効率なエネルギー変換効率を有する太陽電池の開発、新規太陽電池材料の創製、大面積製造技術など低コスト太陽電池製造プロセスの創出、これらを統合した太陽エネルギー利用システムの開発等を対象とします。特に、日本で提案され、本分科会でも取り組まれているペロブスカイト太陽電池の研究開発も重点的に推進します。この他、革新的な太陽熱利用技術の開発にも取り組みます。


2016

環境負荷の少ない高性能ペロブスカイト系太陽電池の開発

若宮 淳志 (京都大学 化学研究所 准教授)

環境負荷の少ない高性能ペロブスカイト系太陽電池の開発 概要図

本本研究は、材料の高純度化という切り口で、鉛フリーペロブスカイト系半導体材料を新たに開発し、これらを用いて環境負荷が少なく真に有用な高性能ペロブスカイト太陽電池の開発の実現を目指します。低コスト、軽量、フレキシブルといった本太陽電池の特徴を活かして広く社会実装へとつなげることにより、再生可能エネルギー源としての導入を増加させ、低炭素社会の実現に大きく貢献することを目指します。

2016

元素戦略上優位なシリコン系ナノ材料を利用した高効率オールシリコンタンデム太陽電池の開発

黒川 康良 (名古屋大学 大学院工学研究科 講師)

元素戦略上優位なシリコン系ナノ材料を利用した高効率オールシリコンタンデム太陽電池の開発 概要図

資源量が豊富なシリコンのみを用いた高効率タンデム型太陽電池構造を実現するため、量子閉じ込め効果を利用した高品質シリコン量子ドット太陽電池を開発します。シリコン量子ドット発電層の高品質化・ドーピング技術・高温耐性透明導電膜の開発により、シリコン量子ドットセルの変換効率を大幅に向上させ、タンデムセルにて従来の結晶シリコンセルよりも2倍以上得られるようなポテンシャルを有することの実証を目指します。

2015

シリコン-ペロブスカイト2端子タンデム太陽電池の高効率化の研究開発

野田 武司 (物質・材料研究機構 エネルギー・環境材料研究拠点 グループリーダー)

 結晶シリコン太陽電池をボトムセル、ペロブスカイト太陽電池をトップセルとする2端子タンデム型太陽電池の高効率化の研究開発を行います。そのために、単結晶シリコン太陽電池とペロブスカイト太陽電池との接合層での光・電気的なロスを最小限とする設計、長波長光に対する高い透過特性と高い開放電圧を有するペロブスカイト太陽電池の開発に取り組み、単接合シリコンを超える効率の実現を目指します。

大崎 博之 PO(運営総括)


大崎 博之
東京大学
副研究科長・教授

 直流電気抵抗がゼロになるという超伝導の特長を活かした「超伝導システム」は、電力・輸送・産業・情報などの広範な分野において、大幅な省エネルギー化による低炭素化、あるいは低炭素化につながる新機能・高機能を実現し得るという点で、今後の発展が大いに期待される低炭素技術です。

 例えば電力分野ではこれまで、超伝導発電機、超伝導電力ケーブル、超伝導エネルギー貯蔵装置などの研究開発が行われ、今後、冷却を含む超伝導機器システムのボトルネックを解決することにより、超伝導技術は従来の電力機器システムを大きく変える可能性をもっています。超伝導モータにも大きな技術的可能性がある他、超伝導マグネットの高磁場発生能力を活かし、先端的な各種要素技術と組み合わせることによって、エネルギー機器システムの効率を大きく高めることが可能です。

 超伝導システム領域では、温室効果ガスの排出削減に大きく寄与する超伝導技術のシステム応用のために、超伝導システムに不可欠な構成要素技術、超伝導技術と他の技術との組み合わせによる新しい概念の技術などの研究開発を実施します。


2016

高温超伝導機器冷却用低温液体循環ポンプの開発

柁川 一弘 (九州大学 超伝導システム科学研究センター 准教授)

高温超伝導機器冷却用低温液体循環ポンプの開発

高温超伝導機器に必須な冷却システムは、未だ実用に耐える段階にはありません。本研究では、近い将来の高温超伝導機器の実用化に即応するために、低温磁気軸受と超伝導モータで構成される低温液体ポンプを開発します。また、既存の冷凍機や熱交換器等と共に、高効率、省エネ、低炭素排出の循環冷却システムを構築します。循環冷媒は基本的に液体窒素としますが、液体水素にも対応できる低温液体循環冷却システムを開発します。

2012

低炭素社会を支える輸送機器用超伝導回転機システム

中村 武恒 (京都大学 大学院工学研究科 特定教授)

本提案では、京都大学・アイシン精機を中心とする産学グループが先駆的研究を展開している高温超伝導誘導同期回転機システムを基盤として、その既存機に対する圧倒的な高機能性を究極化し、これからの低炭素社会を支える電気駆動式輸送機器を研究開発します。具体的には、前述の回転機システムによって脱レアアース、可変速に対する高効率化、および直接駆動可能な輸送機器を実現し、その革新的低炭素化を明確にします。

逢坂 哲彌 PO(運営総括)


逢坂 哲彌
早稲田大学
特任研究教授/名誉教授

 電気自動車や再生可能エネルギー発電を更に普及させることが温室効果ガス排出抑制のために求められています。例えば、電気自動車の航続距離を向上させるには、高エネルギー密度と高出力特性を兼備する蓄電デバイスが求められています。また再生可能エネルギーによる発電が順調に増えてくると、電力系統の中で短期変動負荷を安定にさせるための定置型蓄電デバイスが必要となってきます。本技術領域では、これらの技術の鍵を握る蓄電デバイスの研究開発を推進しています。

 これまで蓄電池やキャパシタに加え、燃料電池課題を対象として幅広くゲームチェンジングな課題を推進してきました。特に蓄電池分野においては特別重点技術領域「次世代蓄電池」に多くの蓄電池課題が、ステージゲート評価を経て移行しました。電池システム、正極材料、負極材料、電解液等、さらにはグラフェンやグラフェンライクグラファイト、カーボンアロイ触媒など蓄電デバイスのキーマテリアルとなる炭素材料の性能と構造の相関についても研究を進めてきました。今後、社会実装に必要な特性を考慮しつつ、蓄電デバイスの更なる高性能化を目指します。


2016

インターカレーション擬似容量による高エネルギー密度キャパシタの開発

大久保 將史 (東京大学 大学院工学系研究科 准教授)

インターカレーション擬似容量による高エネルギー密度キャパシタの開発

低炭素社会の実現に向け、再生可能エネルギーの出力変動平準化に利用可能な蓄電デバイスの実現が求められています。キャパシタは、急速充放電が可能であることから有望な候補の一つですが、エネルギー密度が低くその利用範囲は限定的です。本研究では、層状化合物が示すインターカレーション擬似容量により、従来型の二重層容量では実現し得ない高エネルギー密度と高出力特性を兼ね備えた革新的キャパシタを開発します。

2012

水素/空気二次電池の開発

盛満 正嗣 (同志社大学 理工学部 教授)

 アルカリ性水溶液を電解質として、「水」の電気分解とともに電力を貯蔵し、「水」の生成と同時に蓄えた電気エネルギーを放出する水素/空気二次電池を開発します。「水」を唯一の反応物質とすることで、蓄電するエネルギー規模に左右されない安全かつ安心な蓄電デバイスでありながら、同時にリチウムイオン二次電池を超える高いエネルギー密度を発揮する革新的な二次電池の開発を目指します。

原田 幸明 PO(運営総括)


原田 幸明
物質・材料研究機構
アドバイザー

 低炭素化社会の実現へ向けて、エネルギーを高効率で利用する技術・システムの開発は不可欠であり、とりわけ温室効果ガス排出量の多い発電・金属工業・運輸の産業分野からの排出量削減は喫緊の課題です。発電用蒸気・ガスタービン、航空機用ジェットエンジン等に使用されている耐熱材料を極限的に高性能化することにより可能となるエネルギーの高効率化を通して温室効果ガス排出量を大幅に削減するために、高温強度、室温靭性、耐酸化性、長寿命性等の特性を飛躍的に向上させた耐熱材料の開発およびその製造技術の確立や革新的な耐熱コーティング技術の確立を目指す課題を対象としています。
 また、リサイクルにかかるエネルギー消費量の大幅削減を目指す、リサイクル材・劣質素材を原料とした高比強度・高性能材の製造技術の確立や高価なレアメタル等の合金添加量を減らしながら高強度等の高性能化を実現する組織制御技術の創成も対象としています。
 さらに、輸送機器の軽量化によるエネルギー消費の大幅な削減を可能とする材料の軽量化・高強度化のための革新的な金属材料やセラミックス材料の開発・設計・製造技術開発を目指す課題も対象としています。


2016

次世代ガスタービン高温部品への適用を目指した革新的耐熱超合金粉末に関する研究

泉 岳志 (三菱日立パワーシステムズ(株) 研究所 火力システム研究部 グループ長)

次世代ガスタービン高温部品への適用を目指した革新的耐熱超合金粉末に関する研究

ガスタービン高効率化の為、現在作製不可能な複雑冷却構造の積層造形(AM)による作製が検討されています。しかし、現用Ni基超合金によるAM材は、混入する酸素、窒素の影響で、クリープ強度が著しく低く適用が困難です。本研究では、Ni基超合金の強化相γ’を構成する酸化し易いAl,Tiに替る新規元素探索や酸素・窒素の許容量を高める合金設計を相平衡解析に基づき行い、AM材用革新的耐熱超合金粉末を開発します。

2016

不純物元素に対しロバストな積層造形ニッケル基超合金の創成

筧 幸次 (首都大学東京 大学院理工学研究科 教授)

合金粉末はバルク材に比べ比表面積が大きく活性で、造粉工程や積層造形中に酸素・窒素が混入し、積層造形材の特性劣化を招きます。本研究開発では、ニッケル基超合金の積層造形における粉末製造や造形工程における酸素・窒素混入による問題を、①酸素・窒素混入によっても特性劣化しない合金開発、②粉末およびプロセスの清浄化の両面から問題解決を目指します。ガスタービンの高効率化を通してCO2削減に貢献します。

不純物元素に対しロバストな積層造形ニッケル基超合金の創成
不純物元素に対しロバストな積層造形ニッケル基超合金の創成

近藤 昭彦 PO(運営総括)


近藤 昭彦
神戸大学 教授

 バイオテクノロジーの幅広い領域における先進的な技術を駆使して、カーボンニュートラル、バイオプロセスによる省エネルギーの立場から大幅な温室効果ガス排出削減への貢献を目指します。具体的には、バイオマス育種によるCO2 固定化技術、バイオマス転換技術、CO2 直接転換技術、多様な有機資源転換技術などの研究開発を対象とします。微生物研究、植物科学研究、バイオプロセス研究といった従来の枠組みを超えた学際的な研究開発を推進します。


2016

亜リン酸を用いたロバスト且つ封じ込めを可能とする微細藻類の培養技術開発

廣田 隆一 (広島大学 大学院先端物質科学研究科 助教)

亜リン酸を用いたロバスト且つ封じ込めを可能とする微細藻類の培養技術開発

「亜リン酸」は、酸化数+3価のリン酸で、通常の生物は利用できません。本研究では、亜リン酸を利用できる能力を藻類に与えることによって、雑菌汚染に強いロバストな藻類培養技術を確立します。さらに、育種した藻類が自然界に漏れ出しても生存できないようにリンの代謝系に改変を加え、亜リン酸だけに生育を依存するようにした生物学的封じ込め技術へと発展させます。

2016

難培養性硝化菌の可培養化と資源循環型有機養液栽培に有用な硝化微生物コンソーシアのデザイン

安藤 晃規 (京都大学 大学院農学研究科 助教)

難培養性硝化菌の可培養化と資源循環型有機養液栽培に有用な硝化微生物コンソーシアのデザイン

二酸化炭素固定の主役である植物の機能は、充分な窒素供給により最大化します。しかし、作物栽培における主な窒素源は、製造に大量のエネルギーを必要とする化学肥料でした。本研究では、窒素循環における有機物の硝化(無機化)に着目し、難培養性硝化菌の培養法の開発と複合硝化微生物群の制御に取り組み、未利用有機資源の活用や、不良土壌回復、人工土壌創出へと展開し、二酸化炭素削減に貢献します。

2016

遊離脂肪酸を基幹化合物とする新たなバイオリピッドプラットフォームの開発

櫻谷 英治 (徳島大学 大学院生物資源産業学研究部 教授)

遊離脂肪酸を基幹化合物とする新たなバイオリピッドプラットフォームの開発

本研究では微生物の代謝プロファイルの解析と微生物育種により化成品の原料となる脂質を効率よく作り出すシステム(バイオリピッドプラットフォーム)の開発を行います。化学工業と連携して、バイオ技術で得られる脂質を化成品へと変換することで社会貢献を目指すだけでなく、環境負荷の小さいバイオプロセスを実現することで温室効果ガスの排出削減に取り組みます。

2015

人為的アポミクシス誘導技術の開発による植物育種革命

高木 優 (埼玉大学 大学院理工学研究科 教授)

 アポミクシスは受精を介さずに種子を形成する現象であり、母親のクローン種子を得ることができます。本研究においては、独自の転写因子研究基盤を活かして、モデル植物において人為的にアポミクシスを誘導する技術を開発し、それをイネやダイズ、トウモロコシなどを含めた多様な作物に適用することで、地球規模での作物生産性の増大とそれに伴う二酸化炭素削減をめざします。

辰巳 敬 PO(運営総括)


辰巳 敬
製品評価技術基盤機構 理事長

 化学に基盤を置いた革新的な低炭素化技術開発を目指した研究をおこないます。既存の化学プロセスに比べてCO2 排出量を大幅に低減するなど低炭素社会形成への道筋をつけ、従来のパラダイムを革新するようなプロセスを目指した研究開発を対象とします。具体的には化学製品を持続可能な形で製造するための省エネ技術開発、バイオマスを効率的に有用な化学物質・燃料に転換する手法の確立、低エネルギーコストの新たなCO2 分離技術、CO2 の長期固定化技術などの先端的研究・技術開発を対象とします。


2016

油田・ガス田開発における可燃性ガス回収技術の開発

一ノ瀬 泉 (物質・材料研究機構 機能性材料研究拠点 副拠点長)

油田・ガス田開発における可燃性ガス回収技術の開発

石油や天然ガスの開発では、大量のメタンガスが放出されており、その量は、日本の温暖化ガスの総排出量に匹敵します。本研究では、メタン放出の原因となっている水処理プロセス(ガスフローテーション)の代替技術として、随伴水中のコロイド状オイルの新しい分離技術を開発します。このため、BTX、C5+、あるいはブタン等の低沸点の炭化水素を効率的に捕捉する吸着材を開発し、その耐久性を向上させ、量産化技術の確立を目指します。

2015

相分離型省エネルギーCO2吸収剤の開発

町田 洋 (名古屋大学 大学院工学研究科 助教)

 温室効果ガスであるCO2の大気への排出削減技術として、大規模排出源からCO2を分離貯留する技術が実効性の高い技術として注目されています。ここで、排出源からのCO2の分離エネルギーが大きいことが課題のひとつでしたが、研究者の提案する相分離型CO2吸収剤はCO2吸収時に相分離を引き起こし、CO2濃縮相を形成することで従来よりも大幅な省エネ化が可能となります。

2013

炭素系触媒によるリグノセルロース分解

福岡 淳 (北海道大学 触媒化学研究センター 教授)

炭素系触媒を用いてバイオマス中のリグノセルロースを分解し、二酸化炭素排出削減に寄与する化学品合成プロセスを開発します。触媒としては安価な炭素材料を用い、バイオマス中のセルロース・ヘミセルロースから有用な五炭糖・六炭糖を合成します。また、リグニンは触媒原料あるいは燃料として活用し、リグノセルロースを全利用します。触媒の構造・活性相関についても検討し、新触媒の設計・合成にフィードバックさせます。

谷口 研二 PO(運営総括)


谷口 研二
大阪大学 特任教授

 物理的な原理に基づく先進的技術の研究開発を実施します。新概念の創出に関わる基礎的な研究から、技術シーズを展開して社会への応用を目指す技術開発まで、様々な段階にある研究開発課題に取り組み、いずれも省・創エネルギー技術としての成果の社会還元を視野に入れながら推進します。具体的には、革新的なエネルギー創出システム・デバイスや、既存のシステムを極低エネルギーで実現する画期的な低損失技術など、温室効果ガス排出の大幅削減へ向けた効果が十分期待できる研究開発を対象とします。


2016

高周波化を実現するGaNパワーモジュール実装技術開発

菅沼 克昭 (大阪大学 産業科学研究所 教授)

高周波化を実現するGaNパワーモジュール実装技術開発

GaNパワー半導体により、電力変換ロスの大幅低減と、高周波化による機器小型化が期待されていますが、エネルギー密度の著しい上昇に耐える耐熱実装技術が実用化のボトルネックです。銀焼結接合技術により、GaNの能力を最大限に生かす最適化実装を開発します。熱応力緩和、高周波化ノイズ低減、ナノレベル評価により、モジュールの高信頼性を獲得します。GaNの特性が生きたパワー・モジュールの早期普及を狙います。

2015

水銀ランプ殺菌灯の代替となる縦型高効率・深紫外LEDの開発

平山 秀樹 (国立研究開発法人理化学研究所 平山量子光素子研究室 主任研究員)

 高い殺菌効果を有する深紫外線は、直接表面殺菌、浄水、空気浄化、医療や院内感染防止、食品の衛生管理など幅広い利用が期待されております。しかし現在用いられている水銀ランプ殺菌灯は環境負荷が大きく今後の生産が大幅に制限されます。本研究では、深紫外LEDの効率を飛躍的に向上させ、水銀ランプ殺菌灯の代替えとなる高効率紫外光源を実現します。深紫外LEDの電力ロスの大幅な低減により低炭素社会実現に寄与します。

2014

階層構造磁気蓄熱再生器を持つ磁気ヒートポンプの開発

川南 剛 (明治大学 理工学部 准教授)

磁気ヒートポンプは,フロン系ガス冷媒を用いない低環境負荷・省エネルギー型の革新的グリーンヒートポンプ技術です.本研究開発課題では,磁気ヒートポンプの高性能・高効率化および多用途への実用化を目指し,ブレークスルー技術として,①階層構造を有する蓄熱再生器の構造設計と開発,②Mn系磁気熱量効果材料の高精度加工法の確立,③kW級磁気ヒートポンプの開発,に関する研究を推し進めます.

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