2024/10/01 更新

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タチカワ ユウヤ
立川 雄也
TACHIKAWA YUYA
所属
工学研究院 機械工学部門 准教授
水素エネルギー国際研究センター (併任)
次世代燃料電池産学連携研究センター (併任)
持続的共進化地域創成拠点 (併任)
工学部 機械工学科(併任)
工学府 水素エネルギーシステム専攻(併任)
職名
准教授
プロフィール
<研究活動> CO2削減を目指した高効率発電の実現をテーマに、高温型燃料電池の開発およびその分析手法の開発を進めている。 また、水素を基盤とした社会の将来像をもとに、再生可能エネルギーによる水素製造の効果の検討やCO2フリーエネルギーに向けた開発を進めている。
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学位

  • 博士(工学)

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 水電解、および共電解

    研究キーワード: 電解

    研究期間: 2017年3月

  • 研究テーマ: CO2フリー発電に向けた発電システムの開発

    研究キーワード: CO2フリー、発電システム

    研究期間: 2015年4月

  • 研究テーマ: 高温型燃料電池システムの高効率化に関する研究

    研究キーワード: SOFC、高効率化、システム研究、

    研究期間: 2014年4月

  • 研究テーマ: SOFC作動中の内部可視化評価

    研究キーワード: SOFC、可視化評価、画像解析

    研究期間: 2013年4月

受賞

  • ポスター奨励賞

    2022年9月   九州大学   水素社会実現に向けた水素モビリティインフラ の効果的な配置の検討

  • 優秀賞(ポスターセッション)

    2017年1月   九州大学   高効率発電のさらなる低炭素化実現のための炭素成分分離手法の検討

  • WHEC Award in World Hydrogen Energy Conference 2014

    2014年6月   International Association for Hydrogen Energy  

論文

  • Simulation of SOFC performance using a modified exchange current density for pre-reformed methane-based fuels 査読

    K. Takino, Y. Tachikawa, K. Mori, S. M. Lyth, Y. Shiratori, S. Taniguchi, K. Sasaki

    International Journal of Hydrogen Energy   45 ( 11 )   6912 - 6925   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Numerical simulations can be used to visualize and better understand various distributions such as gas concentration and temperature in solid oxide fuel cells (SOFCs) under realistic operating conditions. However, pre-existing models generally utilize an anode exchange current density equation which is valid for humidified hydrogen fuels – an unrealistic case for SOFCs, which are generally fueled by hydrocarbons. Here, we focus on developing a new, modified exchange current density equation, leading to an improved numerical analysis model for SOFC anode kinetics. As such, we experimentally determine the exchange current density of SOFC anodes fueled by fully pre-reformed methane. The results are used to derive a new phenomenological anode exchange current density equation. This modified equation is then combined with computational fluid dynamics (CFD) to simulate the performance parameters of a three-dimensional electrolyte-supported SOFC. The new modified exchange current density equation for methane-based fuels reproduces the I–V characteristics and temperature distribution significantly better than the previous models using humidified hydrogen fuel. Better simulations of SOFC performance under realistic operating conditions are crucial for the prediction and prevention of e.g. fuel starvation and thermal stresses.

    DOI: 10.1016/j.ijhydene.2019.12.089

  • Self-Supporting Microporous Layer for Polymer Electrolyte Fuel Cells 査読

    Makoto Yoshikawa, Kotaro Yamamoto, Zhiyun Noda, Masahiro Yasutake, Tatsumi Kitahara, Yuya Tachikawa, Stephen Matthew Lyth, Akari Hayashi, Junko Matsuda, Kazunari Sasaki

    ECS Transactions   112 ( 4 )   83 - 91   2023年9月   ISSN:1938-5862 eISSN:1938-6737

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    The gas diffusion layer (GDL) used in a PEFC is thicker than the electrode catalyst layer and electrolyte membrane. Thinning down the GDL can reduce gas diffusion resistance and volumetric power density of PEFC stacks. In this study, MPL/GDL is prepared by printing microporous layers (MPLs) on carbon meshes of several tens of micrometers thick as substrates for thin-layer GDLs. Through various current-voltage and overvoltage measurements and microstructural analysis of the cells using these thin-layer MPL/GDLs, cell performance has been improved, equivalent to that of the state of the MPL/GDL.

    DOI: 10.1149/11204.0083ecst

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/11204.0083ecst/pdf

  • A Study on Electrochemical Properties of Fuel-Electrode-Supported Reversible Solid Oxide Cells 査読

    Ryota Ozaki, Kei Yamada, Kazutaka Ikegawa, Tsutomu Kawabata, Chie Uryu, Yuya Tachikawa, Junko Matsuda, Kazunari Sasaki

    ECS Transactions   112 ( 5 )   141 - 147   2023年9月   ISSN:1938-5862 eISSN:1938-6737

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Reversible solid oxide cells (r-SOCs) enable both fuel cell power generation and steam-electrolysis hydrogen production by changing the direction of the current in the cells. They are attractive electrochemical devices because of their ability to regulate power supply derived from renewable energy sources. In this study, initial performance was evaluated, and an electrolyte-supported cell and fuel-electrode-supported cells were compared and evaluated with changing operating temperatures. The performances for fuel-electrode-supported cells with various combinations of fuel electrode and electrolyte materials were also evaluated. In addition, the Ni-YSZ/YSZ fuel-electrode-supported cell, which exhibited the highest current-voltage characteristics, was subjected to r-SOC cycling tests to evaluate the cycle durability.

    DOI: 10.1149/11205.0141ecst

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/11205.0141ecst/pdf

  • Distribution of Relaxation Times of Fuel Electrodes for Reversible Solid Oxide Cells Fabricated Under Various Conditions 査読

    Yohei Nagatomo, Yuya Tachikawa, Stephen Matthew Lyth, Junko Matsuda, Kazunari Sasaki

    ECS Transactions   112 ( 5 )   121 - 128   2023年9月   ISSN:1938-5862 eISSN:1938-6737

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Reversible solid oxide cells (r-SOCs) are electrochemical energy devices that can reversibly switch between power generation by solid oxide fuel cells (SOFCs), and hydrogen production by solid oxide electrolysis cells (SOECs) the reverse operation of SOFCs. For the development of high-performance and durable r-SOCs, it is essential to understand not only the I-V characteristics but also the electrode reaction processes systematically. Here in this study, Ni-GDC cermet fuel electrodes, a composite of Ni and mixed-conducting Gd-doped ceria (GDC), were prepared at different sintering temperatures and electrode thicknesses. Electrochemical impedance measurements and distribution of relaxation times (DRT) analysis were performed in both SOFC and SOEC modes to investigate the influence of fabrication conditions on the fuel electrode reaction processes.

    DOI: 10.1149/11205.0121ecst

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/11205.0121ecst/pdf

  • Effects of Current Collector on Internal Visualization of Solid Oxide Cells 査読

    Ko Yoshiga, Takeaki Okamoto, Yuya Tachikawa, Kazunari Sasaki

    ECS Transactions   112 ( 5 )   129 - 140   2023年9月   ISSN:1938-5862 eISSN:1938-6737

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:The Electrochemical Society  

    Visualization of reactions occurring inside a solid oxide cell (SOC) during operation is difficult due to the limitation of the operatable temperature to use various sensors and measurement equipment. Therefore, we are investigating a visualization method to combine three-dimensional simulation with in-operando temperature observation inside SOCs. In this study, we focused on evaluating the effect of a current collector shape on the cell performance and temperature distribution. As a result, we confirmed that the effects of several current collector shape modifications appeared in the temperature distribution. Based on the calculated temperature and current density distributions, we proposed an appropriate current collector shape for observing the temperature distribution inside the cell by experiment. Using the practical observation setup model considered in this study, the influence of sulfur poisoning on the temperature distribution was also calculated and evaluated.

    DOI: 10.1149/11205.0129ecst

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    その他リンク: https://iopscience.iop.org/article/10.1149/11205.0129ecst/pdf

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書籍等出版物

  • Chapters 43 Numerical Analysis of the Optimal Distribution of Hydrogen Filling Stations, in Hydrogen Energy Engineering, A Japanese Perspective

    Yuya Tachikawa et al., Kazunari Sasaki, Hai-Wen Li, Akari Hayashi, Junichiro Yamabe, Teppei Ogura, Stephen M. Lyth Eds.(担当:共著)

    Springer  2016年10月 

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    記述言語:英語   著書種別:学術書

    DOI: 10.1007/978-4-431-56042-5

講演・口頭発表等

  • 再生可能エネルギーを用いた水素製造拠点の配置検討シミュレータ

    立川 雄也, @矢野夏子, @志賀元明, 佐々木 一成

    第26回燃料電池シンポジウム  2019年5月 

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    開催年月日: 2019年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京都   国名:日本国  

  • カーボンニュートラルに向けた日本における再エネ水素の導入拡大ステップの検討(その4)ゼロエミッション電源の利用拡大を想定した地域のエネルギーと水素の運用システムの設計

    立川 雄也、小澤 暁人、古林 敬顕、吉岡 剛、辻本 将晴、古川 智裕、中島 良

    第42回水素エネルギー協会大会  2022年11月 

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    開催年月日: 2022年11月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京   国名:日本国  

  • 再エネ普及拡大を踏まえた水素を用いたエネルギー融通ポテンシャルの検討

    立川 雄也

    第41回水素エネルギー協会大会  2021年11月 

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    開催年月日: 2021年11月 - 2021年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • Numerical Study on Biogas Refining System Combined with Proton-Conducting Solid Oxide Electrolyzer 国際会議

    Yuya Tachikawa, Yoshio Matsuzaki, Yasuharu Kawabata, Shunsuke Taniguchi, Kazunari Sasaki

    The 17th International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells (SOFC-XVII)  2021年7月 

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    開催年月日: 2021年7月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

  • プロトン伝導性セルを用いたバイオガス改良シ ステムの熱物質収支解析

    @立川雄也、@松崎良雄、川端康晴、馬場好孝、佐藤洸基、飯沼広基、@福永栄一、@谷口俊輔、@佐々木一成

    第28回 SOFC研究発表会  2019年12月 

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    開催年月日: 2019年12月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京   国名:日本国  

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所属学協会

  • 日本機械学会

  • 日本計算工学会

  • 電気化学会

  • Electrochemical Society

  • SOFC研究会

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委員歴

  • 九州大学   水素ステーション 保安監督者  

    2017年4月 - 現在   

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    団体区分:その他

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学術貢献活動

  • 座長

    電気化学会第91回大会  ( 名古屋大学東山キャンパス ) 2024年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

  • 座長

    電気化学会第85回大会  ( 東京理科大学葛飾キャンパス ) 2018年3月

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    種別:大会・シンポジウム等 

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 産業排出GHGの固体C化とグリーン資源化で拓く脱炭素触媒プロセスの学理と実理

    研究課題/領域番号:23H00530  2023年 - 2025年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    福原 長寿, 河野 芳海, 孔 昌一, 立川 雄也, 渡部 綾, 小倉 鉄平

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    資金種別:科研費

    本研究では、温室効果ガス(GHG)であるCO2を触媒材料により化学変換し、その削減と資源化を図るCCU型触媒プロセスを構築する。具体的には、プロセス排出のCO2ガス(CO2+空気成分、CO2の分離・濃縮なし)からメタン化反応でCH4を製造し、製造CH4をCO2とのドライ改質反応で合成ガス(CO+H2)へと変換する。そして、この合成ガスから固体炭素を捕集しつつ、フィッシャー・トロプシュ(FT)反応でグリーン系炭化水素資源を製造する触媒プロセスを構築する。いずれの触媒変換システムも、原料の大量処理と熱エネルギーの効率的な制御を実現する構造体触媒システムで構築することを基本としている。

    CiNii Research

  • 科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    2021年4月 - 2024年3月

    独立行政法人 日本学術振興会 

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    担当区分:研究代表者 

  • NEDO国際共同研究開発事業「⾰新的な可逆⽔蒸気電解セルの国際共同研究開発」

    2021年2月 - 2024年3月

    (独)NEDO技術開発機構 

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    担当区分:研究分担者 

  • プロトン伝導性酸化物表面素反応における界面化学の電気化学的解明

    研究課題/領域番号:21K04981  2021年 - 2023年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    立川 雄也

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    担当区分:研究代表者  資金種別:科研費

    プロトン伝導性固体酸化物の表面での反応特性の解明に着目して研究を行う。本研究では、表面素反応に着目してこの材料の表面特性を明らかにするため、電気化学インピーダンス法の緩和時間分布に着目した計測手法を用いて電気化学セルの作動特性評価を吸脱着と拡散に着目して実施する。プロトン伝導性固体酸化物表面の界面化学・電気化学特性の解明を目指し、その成果を活かした次世代高効率エネルギーシステム創出へつなげる。

    CiNii Research

  • 物質・エネルギー循環の新潮流を生むバイオガス直接供給燃料電池技術体系の確立

    研究課題/領域番号:20KK0248  2020年10月 - 2024年3月

    科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    白鳥 祐介, 藤崎 貴也, 立川 雄也

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    資金種別:科研費

    燃料から直接電気エネルギーを取り出す燃料電池は、エンジン発電機の倍以上の高い発電効率を有するにも関わらず、途上国での導入事例はほぼ皆無である。我々は、燃料電池の地球規模の普及に向け、水素インフラを必要としないバイオマス廃棄物を資源としたサイクルを提案し、その核となるバイオガスの直接供給で作動する革新的燃料電池技術体系の確立に向けた国際共同研究を、ベトナム国家大学ホーチミン市校(VNUHCM)・ナノテク研究所(INT)と実施する。

    CiNii Research

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教育活動概要

  • 学部教育では力学基礎演習、および機械工学実験第二を担当している。また、水素利用プロセス研究室でのゼミ等を通して、4年生、修士、博士課程の学生の研究指導を実施している。

担当授業科目

  • 水素工学概論(Hydrogen Energy Engineering)

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • 技術マネジメント

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • 力学基礎演習

    2024年4月 - 2024年9月   前期

  • Fuel Cell Engineering GC

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 空間表現実習Ⅰ

    2023年10月 - 2024年3月   後期

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FD参加状況

  • 2017年12月   役割:参加   名称:アンガーマネジメント~怒りやイライラに振り回されない自分づくり~

    主催組織:学科

  • 2017年6月   役割:参加   名称:産学連携研究予算と知財の活かし方

    主催組織:学科

その他教育活動及び特記事項

  • 2017年  学友会・同好会等の指導  福岡水素エネルギー戦略会議人材育成, SOFC実習におけるアルバイト学生の指導.

社会貢献活動

  • 福岡県水素グリーン成長戦略会議「人材育成事業・水素専門コース」における「燃料電池の基礎」の講義を担当する。

    福岡県水素グリーン成長戦略会議, 九州大学.  2024年3月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

  • サイエンスカフェ・「水素エネルギー社会と福岡の未来」

    九州大学共進化社会システム創成拠点  2018年2月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 福岡水素エネルギー戦略会議「技術者養成コース」における「燃料電池の特性評価」の解説、実習を担当する。

    福岡水素エネルギー戦略会議人材育成センター, 九州大学.  2017年11月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:セミナー・ワークショップ

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2017年4月 - 2020年3月   その他 水素ステーション 保安係員