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京都大学エネルギー理工学研究所

Institute of Advanced Energy, Kyoto University
  • 第1部会
  • 共同利用・共同研究拠点

研究所・センターの概要


所長
水内 亨
Mizuuchi, Tohru
キーワード
先進エネルギー、ゼロエミッションエネルギー、先進プラズマ・量子エネルギー応用、ソフトエネルギー創発科学、高効率太陽光エネルギー利用、バイオリファイナリー
住所
〒611-0011
京都府宇治市五ケ庄
高品位エネルギー制御に関わる先端科学の構築を目指して

1996年5月に設立されたエネルギー理工学研究所は、エネルギーの生成・変換・利用の高度化に関する研究を行うとともに、共同利用・共同研究拠点「ゼロエミッションエネルギー研究拠点」として、全国の大学・研究機関の研究者の共同利用に供することを目的にしています。研究所には、3部門12研究分野の他、大型・特殊装置を擁し部門・分野間の融合研究や産官学連携を推進する附属エネルギー複合機構研究センターを配置しています。自然の調和した摂理や原理にまで立ち返ってエネルギーの在り方を探求し、持続可能な社会を担保する新しいエネルギー科学の創出と学理の構築を目指します。有害物質を極力排出せず、高い環境調和性を持つ先進エネルギーとしてゼロエミッションエネルギー開発を中心に、先進プラズマ・量子エネルギーおよびソフトエネルギーに関する最前線の研究を通して、次世代を担う研究者の育成に努めています。

 

平成27年度の研究活動内容及び成果


当研究所では、環境調和性と社会受容性に優れた分散エネルギーおよび基幹エネルギーの観点から、「ゼロエミッションエネルギー」の実現を目指した基礎研究を行っています。前者については、太陽光エネルギーを効率的に利用する革新的原理・技術の開拓にチャレンジするプロジェクト研究が平成25年度からスタートしています。これまで研究所が培ってきたナノ材料やバイオ・光触媒の技術、バイオマスの精密構造解析やバイオリファイナリーの技術、中赤外自由電子レーザーや極短パルスレーザーの技術を利用することにより、現存の原理限界を超える太陽光エネルギーの利用や変換技術の確立を目指すものです。後者の基幹エネルギーについては、京都大学創案のヘリカル方式をさらに発展させたプラズマ閉じ込め装置「ヘリオトロンJ」を用いて、高性能の核融合プラズマの実現を目指す研究を行っています。また、それらを支える原子・分子レベルに遡った先進的な機能性材料や構造材料の開発研究、ブランケットやトリチウム挙動をはじめとした核融合炉工学に関する先導的な研究を展開しています。

 

今年度の成果例(1500℃級耐酸化セラミックス複合材料の開発)

近年、航空機エンジンやガスタービンのエネルギー変換効率向上や軽水炉における事故時の安全性向上のために、炭化ケイ素繊維で強化したセラミックス複合材料(SiC複合材料)が注目を集めております。従来のSiC複合材料はSiC母材とSiC繊維との界面の強度を調整するために炭素(C)や窒化ホウ素(BN)界面層が必要とされてきました。界面層は高度な厚さの制御が必要で多大なコストがかかると共に、界面層の酸化により耐熱性が抑えられ、BN界面の材料でも、1200℃程度から強度の顕著な劣化が見られました。本研究所では、これまで界面層に用いてきたCやBNをSiC母材に分散させることにより、界面層無しでも従来のSiC複合材料と同程度の強度を示すと共に、BNを分散させた材料では、1500℃で酸化しても酸化が材料表面付近に留まり強度の劣化が見られない、新たな粒子分散SiC複合材料の開発に成功しました。粒子分散SiC複合材料は、界面層が必要ないため、従来のSiC複合材料に比べて耐熱性の大幅な向上だけではなく、大幅なコストの削減も見込まれるため、早期の実用化が期待されています。(2015年7月30日に日刊工業新聞で紹介されました。)

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社会との連携


産学連携

イオン加速器(DuET)、自由電子レーザー施設(KU-FEL)、NMR装置群とマルチスケール材料評価装置群(MUSTER)による産業支援(ADMIRE計画)を行い、エネルギー材料の新規開発と保全研究の場を産業界に提供しています。また、京都大学宇治キャンパス産学交流会を主催し、地域の中小企業等との連携活動を行っています。

国際交流

世界各国の研究機関と交流協定(16ヶ国37機関)を結び、積極的な交流を行っています。また、毎年著名研究者を招聘した国際シンポジウムを開催し、国際的な情報発信と交流を積極的に行っています。とくにアジア地域との交流では、日本学術振興会(JSPS)の「拠点大学交流」(日韓)や「アジア研究教育拠点事業」(日中韓)による先進エネルギー科学における15年に及ぶわが国のハブとしての実績に基づく東アジア地域での国際交流を初め、アジア地区における新エネルギーフォーラム(SEE Forum)や、ユネスコとのエネルギー教育に関する協働事業などの活動に力を入れています。

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