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冷却

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1: 2019/05/05(日) 22:50:27.49 ID:CAP_USER
■水素液化技術「磁気冷凍」実用化へ

水素を冷やして液化する。水素をエネルギーキャリアや燃料として使う水素社会では不可欠になる技術だ。だが30年近く、液化の原理は変わっていなかった。この原理が覆ろうとしている。強力な磁力を用いる磁気冷凍技術が実用レベルに上がってきたためだ。欧州2社がほぼ独占してきた液化装置市場に風穴を開けるかもしれない。液化技術のブレークスルーの背景には日本の材料研究がある。(文=小寺貴之)

■50年に2兆円市場、水素社会到来迫る

 「2030年に9000億円、50年に2兆円の水素流通が掲げられている。この水素市場を日本がリードするためには液化技術が欠かせない」と日本大学の西宮伸幸特任教授は強調する。政府の「水素基本戦略」では30年に水素1ノルマル立方メートル当たり30円で30万トン、50年を視野に入れて将来は1ノルマル立方メートル当たり20円で1000万トンの供給が目標として掲げられている。それぞれ国内だけで9000億円と2兆円の水素市場ができる計算になる。この巨大市場の獲得のため開発競争が進んでいる。

 水素をエネルギーキャリアとして使うため、有機ハイドライドとアンモニア、液化水素の三つの技術が開発されている。中でも液化水素は摩擦や熱損失などを無視した理論的な最大効率が98%と試算されている。他の2種は化学反応を介して液体を作るが、液化水素は液化と気化の物理現象を利用する。名久井恒司東京理科大特任教授は「物理プロセスはエネルギーを機械的に回収しやすい」と説明する。液化の排熱を回収し、気化する際の膨張を利用できれば飛躍的に効率が上がる。

■現状は3番目

https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpyWULG2_5cc39e4beb108.jpg
           
 物質・材料研究機構は磁気冷凍技術でブレークスルーを起こそうとしている。物材機構の沼澤健則液体水素材料研究センターNIMS特別研究員らは液化効率40%を実現した。この磁気冷凍技術をもとに科学技術振興機構の未来社会創造事業として10年間で33億円を投じる大型プロジェクトが動きだした。目標は冷凍効率50%の液化装置の開発だ。沼澤特別研究員は「既存技術は欧州2社が特許を固めてしまった。だが基本原理は30年前のものを使い続けている。磁気冷凍は新しい技術。日本で知財を囲い込む」と意気込む。
https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpnTCVDY_5cc39e5bb7530.jpg   

 磁気冷凍は磁性体に強力な磁場をかけて磁気モーメントを強制的にそろえる。磁場がなければモーメントはバラバラな方向を向く。強制的にモーメントをそろえる過程で磁性体から熱が排出され、磁場から解放されてモーメントがバラバラな方向を向く過程で周囲から熱を吸う。この発熱と吸熱を繰り返して水素ガスから熱を移す。

https://newswitch.jp/p/17474
ダウンロード (3)


引用元: 【磁気冷凍】欧州の牙城に日本が風穴か、2兆円の水素市場を掴むカギは材料研究[05/03]

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1: 2019/04/04(木) 01:16:51.24 ID:CAP_USER
無風感冷房は、親会社である中国・美的集団(マイディア)の技術を活用した。全自動運転あるいはリモコンの「風ケア冷房運転」ボタンで有効になる。全自動モードの場合、センサーが「人が暑がっている」と判断すると、まず強めの風で一気に室内の空気を冷やしてから無風感冷房に切り替わる。

 無風感冷房では、上下2つのルーバー(風向きを調節する板)で冷房風を同時に吹き出し、数メートル先で干渉させる仕組み。上のルーバーには無数の小さな穴が開けられ、ここを通過した風は周囲の空気を巻き込みながら速度を上げる。
https://image.itmedia.co.jp/news/articles/1904/03/ts153201_daiseikai02.jpg

 下のルーバーは通常の冷房風を送り出すため、風の質と速度の異なる気流がぶつかり、人が風と感じにくい冷気になるという。同社が行った実験では、エアコン本体から2.5メートル離れた床上60センチの地点(ソファーに座っている状態を想定)で風速0.2メートル/秒以下の“無風状態”を確認したとしている。
https://image.itmedia.co.jp/news/articles/1904/03/ts153201_daiseikai01.jpg

続きはソースで

https://image.itmedia.co.jp/news/articles/1904/03/ts153201_daiseikai04.jpg

ITmedia NEWS
https://www.itmedia.co.jp/news/articles/1904/03/news122.html
ダウンロード (10)


引用元: 冷房の風を感じないエアコン、東芝ライフスタイルが発売[04/03]

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1: 2019/03/02(土) 12:46:49.36 ID:CAP_USER
早稲田大学と青山学院大学の共同研究で、冷やすと膨張する物質「逆ペロブスカイト型マンガン窒化物」の「負の熱膨張」メカニズムが世界で初めて解明された。

 通常、物質は冷やすと収縮し、温めると膨張するが、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物は冷やすと大きな体積膨張を示すことが知られる。しかし、なぜ冷やすと膨張するのかという物理的なメカニズムは40年以上も謎だった。

 一方、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物は、温度降下にともないマンガンイオン上の電子のスピンが整列することも知られている。そこで今回の研究では、「電子スピンの整列現象」と「負の熱膨張現象」の関係性に注目した。

 研究グループはまず、電子スピン間に、スピン同士を反平行に揃えようとする相互作用と平行に揃えようとする相互作用の2種類が働いていることを突き止めた。

続きはソースで

論文情報:【Physical Review Materials】Theory of magnetism-driven negative thermal expansion in inverse perovskite antiferromagnets
https://journals.aps.org/prmaterials/abstract/10.1103/PhysRevMaterials.3.024407

https://univ-journal.jp/24972/
images (2)


引用元: 【材料工学】冷やすと膨張する物質の「負の熱膨張」メカニズム解明 早稲田大学と青山学院大学[03/02]

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1: 2018/12/29(土) 15:32:46.27 ID:CAP_USER
「次世代プロセッサー『PEZY-SC3』の設計はほぼ完成している。テストチップを経て、2019年中には量産チップを作りたい」。PEZY Computingグループ ExaScalerの鳥居淳取締役CTO(最高技術責任者)は意欲を見せる。

 2017年12月に創業者が逮捕されてから約1年。PEZYグループは今もスーパーコンピューター(スパコン)技術の開発を継続。スパコン省エネ性能で世界首位をキープしている。

 この1年、同社の研究助成金不正に絡んで様々な動きがあった。東京地方裁判所は2018年9月20日、不正に伴う法人税法違反などでPEZY Computingに罰金6000万円の判決を言い渡した。同年10月には新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が不正事案の調査報告書を公開した。

 海洋研究開発機構(JAMSTEC)に設置していたスパコン「Gyoukou(暁光)」は、2018年6月に撤去が完了した。引き取り手は見つからず、筐体は今も倉庫に置かれたままだ。

 2019年4月以降、理化学研究所(理研)の「京」が次世代機の準備に伴い運用を停止する。「暁光が国内のHPCパワーに貢献できないのは悔しい限りだ」と鳥居CTOは話す。PEZYグループは引き続き、受け入れ機関を探す考えだ。「暁光全体のピーク消費電力は1.8メガワット。2.5メガワットの受電設備があれば設置できる」(鳥居CTO)という。

続きはソースで

■Green500が定める「Level1計測」に基づくShoubu system Bの電力測定の範囲
https://cdn-tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/01470/1.jpg

■Green500が定める「Level3計測」におけるShoubu system Bの電力測定の範囲。施設共有型の冷却装置は計測範囲に含まれない
https://cdn-tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/01470/2.jpg

https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/column/18/00001/01470/
ダウンロード (1)


引用元: 【スパコン】創業者逮捕から1年のPEZY、スパコン省エネ性能で世界首位キープ[12/25]

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1: 2018/11/07(水) 15:18:37.73 ID:CAP_USER
絶対零度からごくわずかだけ温度が高い超低温の環境で原子を第5の状態「ボース=アインシュタイン凝縮」に置き、その状態を観察するという実験がドイツの研究チームによって実施されました。実験では高度約250kmまで上がる気象観測ロケットが用いられ、6分程度にわたる極小重力環境下で100を超える観察が行われています。

Space-borne Bose–Einstein condensation for precision interferometry | Nature
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0605-1

For The First Time, Physicists Created a 'Fifth' State of Matter in Space
https://www.sciencealert.com/bose-einstein-condensate-space-record-maius-1-experiment-results

ボース=アインシュタイン凝縮(Bose–Einstein condensation:BEC)は、固体・液体・気体・プラズマに次ぐ「物質の第5の状態」とされるもので、1925年に物理学者のサティエンドラ・ナート・ボースとアルベルト・アインシュタインによってその存在が予言されていました。その後、1995年にコロラド大学とマサチューセッツ工科大学の研究チームがそれぞれBECの実現に成功し、2001年にはノーベル物理学賞を受賞しています。

BEC状態にある原子は、粒子的ではなく集団的な波としてのふるまいを見せるようになります。この「雲」のような状態では多数の原子が同一の波動を行うようになり、個々の原子を区別できないので、原子雲全体が1つの「超原子」のようなものになっていると考えられています。

BECは磁場や集束レーザーなどを用いて作り出した「原子トラップ」の中で原子の振動運動を封じ込めることで、絶対零度に限りなく近いところまで物質を冷却して作り出されます。しかし、重力の影響を受ける地上ではBECを作り出せても、レーザーの照射を止めるとあっという間に雲が落下してBECの状態が失われてしまいます。

続きはソースで

関連記事
宇宙ステーション上でボース=アインシュタイン凝縮実験を開始 | マイナビニュース
https://news.mynavi.jp/article/20180822-682360/

https://i.gzn.jp/img/2018/11/05/fifth-state-of-matter-in-space/00_m.jpg

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20181105-fifth-state-of-matter-in-space/
ダウンロード (1)


引用元: 【物理学】「ボース=アインシュタイン凝縮」極小重力下で原子を「物質の第5の状態」において観察する実験が実施される

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1: 2018/11/11(日) 19:17:21.50 ID:CAP_USER
 九州大学と九州工業大学の研究グループは、立方晶fcc(面心立方格子)構造を有する鉄鋼において、水素含有量が増加するほど立方晶hcp(六方最密構造)相の生成が抑制されることを世界で初めて発見した。

 鉄鋼の強さと機能性は、結晶構造によって変化し、結晶構造は、鉄に添加する元素の種類や量によって変わる。従来、水素はfcc→hcp結晶構造変化を「促進」することが定説となっていた。

 しかし本研究では、水素を含ませた鋼材の挙動調査で、水素がfcc→hcp結晶構造変化を「顕著に抑制」することを発見。水素の含有量を調整した試料を冷却しながらhcp相分率を測定したところ、試料中の水素量が多いほどhcp相分率が増加せず、fcc-hcp変態が抑制されていることがわかったという。これは世界で初めて観測された現象であり、これまでの常識を打ち破るものだ。

続きはソースで

論文情報:【Scientific Reports】An unconventional hydrogen effect that suppresses thermal formation of the hcp phase in fcc steels
https://www.nature.com/articles/s41598-018-34542-0

https://univ-journal.jp/23459/
images


引用元: 鉄鋼中の水素が結晶構造変化を抑制 九州大学と九州工業大学が発見 鋼材の高品質化・高強度化に向けた研究開発に貢献

鉄鋼中の水素が結晶構造変化を抑制 九州大学と九州工業大学が発見 鋼材の高品質化・高強度化に向けた研究開発に貢献の続きを読む
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