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。

太陽電池および太陽エネルギー利用システム

大須賀 篤弘
京都大学 大学院理学研究科 教授
大須賀 篤弘
京都大学 大学院理学研究科 教授

太陽電池をはじめとする太陽エネルギー利用技術は、きわめて有望な再生可能エネルギーの利用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では、従来型の太陽電池と比較して格段に高効率な太陽電池の開発、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行います。特に、日本で提案された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。

  • エネルギーをみんなにそしてクリーンに
  • 気候変動に具体的な対策を
  • 産業と技術革新の基礎をつくろう
2014

高効率ポリマー系太陽電池の開発

尾坂 格 (広島大学 大学院工学研究科 教授)

半導体ポリマーを用いた太陽電池は、いわば塗って作れる“プラスチック”太陽電池であり、低コストで低環境負荷な技術として期待されています。本研究では、電子構造と配列構造を極限まで制御することで、従来にない高性能な半導体ポリマーを創出し、“プラスチック”太陽電池では未達のエネルギー変換効率15%を目指します。


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

超伝導システム

大崎 博之東京大学 教授
大崎 博之
東京大学 教授

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を実現し得る技術領域です。

例えば電力分野では、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、冷却系を含む超伝導機器システムの実現により、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。超伝導モータや、超伝導マグネットも、先端的な各種要素技術と組み合わせることによって、エネルギー機器の効率を大きく高めることが可能です。

  • 産業と技術革新の基礎をつくろう
  • 気候変動に具体的な対策を

※2018年度に全課題が終了いたしました。

蓄電デバイス

魚崎 浩平
          物質・材料研究機構 フェロー
魚崎 浩平
物質・材料研究機構
フェロー

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。

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2014

高入出力・高容量なリチウムイオン電池用炭素負極材の開発

松尾 吉晃 (兵庫県立大学 大学院工学研究科 教授)

高容量で急速充放電性の高いグラフェンと、低コストで副反応が少ない黒鉛の特長を併せ持つ、革新的でオリジナルのグラフェンライクグラファイト(GLG)というリチウムイオン電池負極用炭素材料を開発に向け、GLGの構造・反応解析、特性改善、低コスト化に取り組みます。GLGを用いたリチウムイオン電池はEVやPHEVの航続距離を伸ばしつつ充電時間を短縮し、その普及を促進して社会の低炭素化に貢献します。

高入出力・高容量なリチウムイオン電池用炭素負極材の開発

耐熱材料・鉄鋼リサイクル高性能材料

原田 幸明
物質・材料研究機構名誉研究員
原田 幸明
物質・材料研究機構
名誉研究員

低炭素社会へ向けて、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。発電用タービン、航空機用ジェットエンジン等に使用する耐熱材料の高性能化によるエネルギー高効率化を通して排出量削減するために、高温強度、室温靭性、耐酸化性等の特性を飛躍的に向上させた耐熱材料およびその製造技術や耐熱コーティング技術の確立を目指しています。また、リサイクルのエネルギー消費量削減を目指す、リサイクル材を原料とした高強度・高性能材の製造技術の確立やレアメタル等の添加量を減らしながら高性能化を実現する組織制御技術の創成も対象です。さらに、輸送機器の軽量化によるエネルギー消費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・セラミックス材料を開発します。

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  • 気候変動に具体的な対策を
2014

耐火金属基BCC高濃度固溶体をベースとした超耐熱材料創成

三浦 誠司 (北海道大学 大学院工学研究院 教授)

CO2ガス排出量の削減を目的として、LNG火力発電のさらなる高効率化のために、耐火金属基合金の開発を目指します。①強度増加②靭性改善③耐酸化性向上のために、「化合物による強化」「組織制御による靭性改善」を活かしながら、幾つものBCC金属を混合して新たな物質群「耐火金属基BCC高濃度固溶体」を基礎とし、組み合わせられる化合物を明らかにして、耐熱合金の基礎を確立します。

耐火金属基BCC高濃度固溶体をベースとした超耐熱材料創成

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 システムデザイン研究科 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

バイオテクノロジー

近藤 昭彦 神戸大学 教授
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。

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  • 産業と技術革新の基礎をつくろう
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。

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

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)

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。


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

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 准教授)

「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。


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

革新的省・創エネルギー化学プロセス

辰巳 敬 製品評価技術基盤機構 理事長
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。

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  • エネルギーをみんなにそしてクリーンに

※2018年度に全課題が終了いたしました。

革新的省・創エネルギーシステム・デバイス

谷口 研二
            大阪大学 特任教授
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。

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  • 産業と技術革新の基礎をつくろう
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 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.


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

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。


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

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