日本ガイシなど 空間伝送型電力伝送システムの普及促進

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2021年12月27日

 日本ガイシとトレックス・セミコンダクター(東京都中央区)、Ossia社(米ワシントン州)はこのほど、空間伝送型ワイヤレス電力伝送(WPT)システムの普及に向けた協業を開始した。日本ガイシのLIB「EnerCera(エナセラ)」とトレックスの低消費電力「電源IC」、OssiaのWPT技術「Cota」を組み合わせ、WPT受電レシーバー開発キットを開発する。

 多数のIoTデバイスを使ったセンサーネットワークの利用が進む中、電源ケーブルや一次電池によるIoTデバイスへの給電は、配線や電池交換が必要だ。WPTは電波により10mほど離れた場所へ電力を伝送する技術で、メンテナンスフリーIoTデバイスへの給電技術として注目されている。なかでも5.8㎓帯を使った「Cota」技術は、小売店や工場、倉庫に設置されるセンサー電源などの幅広い用途で活用できる。他のWPTより高い周波数帯を使うため、受電レシーバーの小型化や給電の高精度制御も可能だ。

 今回のWPT受電レシーバー開発キットは、受信した電波を電力として取り出す「Ossiaアンテナ」、その電力をためる「エナセラ」、ためた電力をMCU(電子機器動作制御チップ)やセンサーへ最適な電圧で安定的に供給するための「電源IC」で構成される。「Ossiaアンテナ」は移動中でも複数のデバイスを自動的に充電し続けるスマートアンテナで、効率的かつ真にワイヤレス電力伝送を可能にする。

 「エナセラ」は独自の結晶配向セラミックス板を電極に使用した超小型・薄型の半固体電池で、高容量、高出力、高耐熱、長寿命が特長。電源ICの「micro DC/DC XCL」シリーズは、コイルと制御ICを一体化した超小型DC/DCコンバータで、省スペース・高効率・低ノイズ・高放熱性を両立している。このキットを任意のMCUやセンサーに接続することで、WPTを電源とするデバイスの開発が行える。これにより、メンテナンスフリーIOTデバイスの開発・普及の促進を図るとしている。

日本ガイシ BASFのアントワープ拠点でNAS電池運用

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2021年12月8日

 日本ガイシはこのほど、BASFのアントワープ統合生産拠点(ベルギー)に納入した電力貯蔵用NAS電池が運用を開始したと発表した。コンテナ型NAS電池4台で構成され、最大出力1000㎾、容量は5800㎾時。

 NAS電池は日本ガイシが世界で初めて実用化したメガワット級の電力貯蔵システムで、全世界で約200カ所の納入実績がある。負極にナトリウム、正極に硫黄、電解質にファインセラミックスを使った二次電池で、大容量、高エネルギー密度、長寿命が特長で、サイズは鉛蓄電池の約3分の1だ。

 日本ガイシとBASFの子会社BASF New Business(BNB)は、2019年にNAS電池の販売提携契約と次世代ナトリウム硫黄電池の共同研究契約を締結。日本ガイシの電池のシステム設計・製造技術と、BASFの化学の知見を融合させ、さらなる開発に向けて協力している。

 今回BNBは、自社でNAS電池システムを保有・長期運用することで、顧客視点のメリットや具体的な使用用途を検証し、最適なビジネスモデルの構築を目指す。両社は、顧客に包括的な提案ができるようになり、今後の開発のための有用なデータが収集できるとしている。

日本ガイシ 産業排ガス向けCO2分離膜、分離精度5倍

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2021年11月25日

サブナノセラミック膜

 日本ガイシはこのほど、産業排ガス向けのCO2分離膜を開発、CO2分離精度を従来型ゼオライト膜の約5倍に向上させた。

 同社はこれまでDDR型ゼオライト膜の開発に成功し、原油随伴ガスや天然ガスからのCO2分離の実証試験を進めている。これは分子の大きさの違いで分離するため、CO2より大きな分子であるメタンを主成分とする原油随伴ガスや天然ガスからは、CO2を容易に分離できる。

サブナノセラミック膜の分離のしくみ

 一方、産業排ガスの主成分である窒素や酸素はCO2と分子サイズが近いため、CO2を高い精度で分離することは難しい。工場などから排出される産業排ガスについてもCO2を分離回収する技術の社会的なニーズが高まっていることから、同社の大型膜・均一膜製造技術を生かし、産業排ガス向けCO2分離膜を開発した。

CO2と窒素(N2)の分離精度比較

 これは、分子の大きさではなく分子の吸着性(親和性)の違いを利用して分離するため、窒素や酸素からのCO2分離精度はDDR型ゼオライト膜の約5倍(CO2/N2比は約300)に向上した。苛酷な条件下でも使用できるセラミックスの特長を生かし、高温の産業排ガスをターゲットにさらなる分離性能の向上などに取り組み、実証試験を経て2030年の実用化を目指している。

日本ガイシ 主要4生産拠点でCNなLNGに全量切替

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2021年8月30日

 日本ガイシ(NGK)はこのほど、東邦ガス提供のカーボンニュートラル(CN)な都市ガスの導入を決定し、今月から愛知県内の4つの主要生産拠点で使用を開始すると発表した。これにより、年間約3万tのCO2削減に貢献する。CNな都市ガスは、天然ガスの採掘から燃焼に至る工程で発生するCO2をCO2クレジットで相殺(カーボンオフセット)した液化天然ガス(LNG)で、東邦ガスとNGKにとって初めてのケースとなる。

 導入するのは日本ガイシの名古屋事業所(名古屋市)、知多事業所(愛知県半田市)、小牧事業所(愛知県小牧市)とグループ会社NGKセラミックデバイス本社(愛知県小牧市)地区で、工場や社屋などで使用する都市ガスの全量を切り替える。製品焼成用のガス窯の燃料も切り替え、約3年の契約期間で合計約10万5000tのCO2排出量削減を見込んでいる。

 NGKグループは4月に策定した「NGKグループ環境ビジョン」で、2050年までにCO2排出量ネットゼロを目指すことを掲げ、水素やアンモニアといったCO2を排出しないクリーンなエネルギーをセラミックスの製造に利用する技術開発などにも着手している。同社は、クリーンなエネルギーの採用などでCO2排出削減に取り組み、CN社会の実現に貢献していく考えだ。

日本ガイシ 蓄電池分野で世界初のUL検証マークを取得

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2019年12月16日

 米国の第3者安全科学機関ULはこのほど、日本ガイシ(NGK)のニッケル亜鉛二次電池セルに、蓄電池分野で世界初のUL検証マークを発行した。

 ULは製品評価技術基盤機構(NITE)国際評価技術本部蓄電池評価センター(NLAB)の協力により、日本国内で客観的・科学的手法を用いて評価を実施。UL9540Aに基づく試験を行った結果、NGKのニッケル亜鉛二次電池セルは、表面加熱・過充電・過放電・釘差し試験で、熱暴走や発火が発生しないことを確認し、UL検証マークを発行した。

 UL9540Aのセルレベルの試験では、過酷な条件下でのセルの挙動、熱暴走発生の潜在的可能性、すなわちセルの危険な発熱・有炎延焼・爆発に至る潜在的可能性を検証する。

BASF・日本ガイシ NAS電池の共同研究契約を締結

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2019年11月27日

 BASF子会社のBASFニュービジネスと日本ガイシは、6月に発表した日本ガイシのNAS電池に関する販売提携契約に続き、 次世代ナトリウム硫黄電池の共同研究契約を締結した。

コンテナ型NAS電池
コンテナ型NAS電池

 BASFがもつ広範な化学技術と、日本ガイシが持つ電池のシステム設計・製造技術を活用して、次世代のナトリウム硫黄電池を開発することが目標。さらなる性能向上を図った次世代のナトリウム硫黄電池の実現により、新たな蓄電池市場の開拓を目指す。

 NAS電池は日本ガイシが世界で初めて実用化したメガワット級の大容量蓄電池。天候により発電量が左右される、風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーの出力変動を、緩和・安定化することができる。

 これにより再生可能エネルギーの出力抑制や、電力系統への接続保留問題を解決し、導入量拡大に貢献する。また、送電線の空き容量に応じて送電することが可能なため、既存系統を最大限活用することができ、系統設備への投資を抑制する。

 NAS電池は大容量・高エネルギー密度・長寿命を特徴としているため、短時間・高出力を特徴とするリチウムイオン電池など他の蓄電池に比べて、長時間にわたり 高出力の電力を安定して供給する定置用蓄電池に適している。全世界で約200カ所、総出力57万㎾(570㎿)、総容量400万㎾時(4000㎿時)以上の設置実績を持つ。

 再生可能エネルギーの出力抑制回避・出力安定化用途に加え、大口需要家向けの電力負荷平準化用途や非常電源用途、マイクログリッド・離島での電力供給の安定化など、さまざまな用途で節電対策やエネルギーコスト削減、環境負荷低減に貢献している。

日揮など ゼオライト膜でCO2分離・回収プロセスの実証試験

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2019年2月27日

 日揮はこのほど、石油天然ガス・金属鉱物資源機構(JOGMEC)と共同で、ゼオライト膜によるCO2分離・回収の実証試験を2月1日より開始したと発表した。今回の実証試験は、日本ガイシと日揮が共同開発を進めてきたDDR型ゼオライト膜を用いたプロセスであり、原油随伴ガスの用途では世界初の適用となる。

 実証試験では、DDR型ゼオライト膜の大型エレメント(直径180mm×長さ1000mm)を用いた性能実証を行うことで、各用途への有効性を確認することが目的。同プロセスに適用されるDDR型ゼオライト膜は、高度な製膜技術を有する日本ガイシにより開発製造され、研究施設における試験では、優れたCO2分離性能と、高圧環境下での高い耐久性が確認されている。

 適用対象として、①原油生産時の随伴ガスからのCO2分離・回収②天然ガス精製時のCO2除去の2つの用途を想定。①では、CCUS(二酸化炭素の回収・利用・貯留)の代表例であるCO2‐EOR(二酸化炭素原油増進回収法)において、導入コストが低く消費エネルギーが少ない高分子膜法が採用されているが、高分子膜の劣化が著しく交換コストの負担が大きいことが問題。ゼオライト膜は、高い耐久性を示しており、随伴ガスからのCO2分離・回収時の運転コストを低減し、CO2‐EORの拡大に貢献できる。

 ②では化学吸収法が採用されているが、対象ガスのCO2濃度が高まるにつれ吸収溶剤の使用量が増え、溶剤再生に伴う消費エネルギーが増大。その結果、コスト増が高濃度CO2含有ガス田の開発に際して問題となる。ゼオライト膜を用いたプロセスを化学吸収法の前段に用いることで、コスト低減を実現し、これまで開発が進まなかったガス田の開発に繋げられる見込みだ。

 世界のエネルギー需要は増大し続けており、エネルギー利用効率の向上や再生可能エネルギーの利用拡大が積極的に進められている。だが向こう数10年間は、化石燃料に一定の役割が求められ続ける。こうした中、原油増産とCO2の地下貯留、ならびに天然ガスの利用拡大の両立に寄与する同プロセスの開発は、エネルギー供給の拡大と地球温暖化対策の両面において、大きな社会価値がある。

 今後も同社は、DDR型ゼオライト膜を用いたCO2分離・回収プロセスの実用化と積極的な提案を通じ、天然ガス・LNGの利用促進と、CCUSの拡大に貢献していく考えだ。