Our research focuses on CO2 emission reduction of energy conversion systems in terms of exergy engineering.

Exergy Engineering Research, Nakagaki Lab.

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当研究室のメンバー紹介です.

中垣 隆雄 教授 Professor Takao Nakagaki

所属◎主専攻○副専攻  早稲田大学理工学術院 (東京都新宿区大久保3-4-1)創造理工学部 総合機械工学科
◎ 創造理工学研究科 総合機械工学専攻
○ 環境・エネルギー研究科  環境総合研究センター 兼任研究員 
研究指導名  エクセルギー工学 
担当科目
(学部)
1学年 フルードダイナミクスF
2学年 フルードダイナミクスA,理工学基礎実験2A,エンジニアリング・サーモダイナミクス
3学年以上 熱エネルギー工学,移動速度論,メカニカルエンジニアリングラボF&A,ゼミナール,エンジニアリングプラクティス,卒論指導
担当科目
(大学院)
環境エネルギー演習A,B,環境エネルギー特別演習A,B
エクセルギー工学特論,エクセルギー工学演習A,B
修士論文,博士論文研究指導 
略歴(Biography) 
1992年3月  早稲田大学理工学研究科機械工学専攻 修了(Waseda University Dept. of Mech. Eng.) 
1992年4月~2007年3月  株式会社東芝 (Toshiba Corporation) 研究開発センター,電力・社会システム技術開発センターにて新発電システムの研究開発に従事 
       【この間,参画した主な公的資金プロジェクト】 
NEDO  ニューサンシャインプロジェクト 溶融炭酸塩型燃料電池発電技術「セパレータ技術開発」(MCFC研究組合より再委託)“Development of Technologies for Molten Carbonate Fuel Cells”
WE-NETタスク12革新的,先導的技術に関する調査・研究「非平衡メタン改質型ガスタービンシステムの調査研究」(エネルギー総合工学研究所より再委託)“Development of Chemically Recuperated Gas Turbine with Non-equilibrium Natural Gas Steam Reforming” 
経済産業省(METI)  資源エネルギー庁  DME利用機器開発費補助金  「DME化学再生発電システムの開発」 (東芝・関西電力の共同研究)“Development of DME-fueled ChemicallyRecuperated Gas Turbine” 
農林水産省(MAFF)  高度化事業「セラミック吸収材利用の施設園芸用二酸化炭素供給装置の開発(独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構より再委託)”Development of CO2 Enrichment System Utilizing Lithium Silicate for Greenhouse” 
2004年7月  学位取得 博士(工学)(早稲田大学) 
2007年4月~  早稲田大学総合機械工学科 准教授 2012年より教授,現在に至る
民間団体の助成金獲得多数,民間企業との共同研究多数
国家財源での競争的資金のみ記載
科学研究費補助金(基盤研究(C)CO2回収型新水素製造法の研究)
"Enhanced Hydrogen Production Process from Coal Integrated with CO2 Separation Using Dual Chemical Looping"
NEDO固体高分子形燃料電池実用化戦略的技術開発 次世代技術開発 「固体高分子形燃料電池内における熱・物質輸送現象の評価技術開発」 (早稲田大学環境総合研究センター・日産自動車の共同研究)
"Strategic Development of PEFC Technologies for Practical Application / Development of next-generation technology / Research and Development of Measurement and Evaluation Technologies for Mass and Heat Transport Phenomena in Polymer Electrolyte Fuel Cells"
科学研究費補助金(基盤研究(C)電気化学的部分酸化による排熱のエクセルギー再生)
"Solid Oxide Fuel Cell for Exergy Recuperation of Exhaust Heat by Electrochemical Partial Oxidation"
環境省環境研究総合推進費「実装可能な技術による我が国の未来エネルギーシステムの構築」(代表:東工大・加藤之貴准教授,東大,名大,九大と共同研究)
”Future Energy Systems based on Feasible Tecnologies"
技術研究組合FC-Cubic 固体高分子形燃料電池 実用化推進技術開発 基盤技術開発 MEA材料の構造・反応・物質移動解析 反応ガス移動・プロトン伝導特性の計測解析 「触媒層・界面における酸素輸送現象の評価解析技術開発ならびにその適用性・有用性検証」(再委託,勝田・草鹿研究室と共同実施)
"Development of Evaluation and Analysis Technologies for Oxygen Transport Phenomena in Catalyst Layer and Interface of Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells"
NEDO 「ASEAN地域の系統連系の現状及び分散型電源用PCS導入に係る課題等に関する検討」(三菱総合研究所と共同受託)
"Survey on current situation of grid connection and introduction of inverters for distibuted power source in ASEAN countries"
科学研究費助成事業(基盤研究(B)エネルギー供給に関する萌芽技術のコスト構造分析,代表:東工大・梶川裕矢准教授,東大,名大,九大と共同研究)
"Cost Structure Analysis on Exploratory Technologies of Energy Supply"
科学研究費助成事業(基盤研究(C)炭素循環製鉄用CO2吸収材の形状設計に関する研究)
"Geometric design of CO2 sorbent for ACRES"
NEDO「次世代省エネルギー型CO2回収技術の実用化開発」((株)IHIと共同受託)
"Development of CCS tecnology with enegy saving in next generation"
NEDO 「再生可能エネルギー連系拡大に資する需給調整用の揚水発電等の水力発電所に関する技術動向調査」(東京電力,三菱総合研究所と共同受託)
"Technology trend survey on pumped hydro storage system for supply and demand adjustment of power grid expanding intermittent renewable energy"
科学研究費助成事業(挑戦的萌芽研究) 3Dプリンタを用いた三相界面の微細構造作製による固体電解質形燃料電池の性能向上(代表:吉田誠教授,梅津信二郎准教授と共同研究)
"Improving performance of Solid Oxide Fuel Cells by microstructured triple phase boundary fablicated with 3-dimensional printing"
NEDO 「新エネルギーベンチャー技術革新事業/外部からの熱投入による蒸気圧縮式冷凍サイクルの効率改善に関わる技術開発」研究代表(サステナジー(株)、東大と共同受託)
"Efficiency improvement of refrigeration cycle heated by external renewable energy"
二酸化炭素地中貯留技術研究組合 「地上設備を含むCCS全体システムのコスト評価」研究代表
"Cost evaluation of CCS whole system including ground facilities"
経済産業省「原子力の安全性向上に資する技術開発費補助事業 シビアアクシデント時の水素処理システムの開発」((株)東芝エネルギーシステムズ&ソリューションズからの再委託)”Development of hydrogen treatment system in severe accidents of nuclear power plants"
科学研究費助成事業(基盤研究(C)19K05679 CCUのための高温CO2吸収材の実用化に関する研究)研究代表
環境省「環境配慮型CCS実証事業」((株)東芝エネルギーシステムズ&ソリューションズからの再委託)”Demonstration of environmentally conscious CCS"
環境省 二酸化炭素の資源化を通じた炭素循環社会モデル構築促進事業「低濃度二酸化炭素回収システムによる炭素循環モデル構築実証」(川崎重工業からの再委託)
NEDO「ゼロカーボン・スチール」の実現に向けた技術開発 (JFEスチールからの再委託)
NEDO カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発/CO2排出削減・有効利用実用化技術開発/炭酸塩、コンクリート製品・コンクリート構造物へのCO2利用技術開発 「海水および廃かん水を用いた有価物併産CO₂固定化技術の研究開発」研究代表(日揮グローバル、ササクラとの共同提案)
NEDO ムーンショット型研究開発事業/地球環境再生に向けた持続可能な資源循環を実現/大気中CO2を利用可能な統合化固定・反応系(Quad-C system)の開発(東北大学からの再委託))
JST 研究成果展開事業 共創の場形成支援プログラム「資源を循環させる地域イノベーションエコシステム研究拠点」(研究代表機関・東京大学)
NEDO カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発/CO2排出削減・有効利用実用化技術開発/コンクリート、セメント、炭酸塩、炭素、炭化物などへのCO2利用技術開発「製鋼スラグを活用したCO2固定化プロセスの開発」共同実施者((株)神戸製鋼所との共同実施)
NEDO 脱炭素社会実現に向けた省エネルギー技術の研究開発・社会実装促進プログラム「アミンーCO2サイクルを使った発電機の開発」共同実施者(東芝エネルギーシステムズ(株)との共同実施)
資格  技術士(機械部門),情報処理技術者(旧制度,第1種),電気主任技術者(第3種),高圧ガス製造保安責任者(機械乙種),その他,特定化学物質作業主任者,玉掛・床上操作式クレーンなど 
所属学会  日本機械学会(フェロー),化学工学会,日本鉄鋼協会,日本技術士会,日本伝熱学会など 
第23-24期日本学術会議総合工学委員会エネルギーと科学技術に関する分科会 地球温暖化対応の視点からのエネルギー対策・政策検討小委員会 特任連携委員

研究成果の一覧はこちらでご覧になれます / Researchmap

 

執筆した書籍はこちら

Members

LCCS班:CO2吸収セラミックス利用システム  
abbr.  LCCS 
Key Words  Lithium Silicate, CO2 Capture and Separation(CCS),SOFC, Carbon Recycling, Mass Transport, Heat transfer, Heat of Reaction
members  田中 宏治 (修士1年) Koji Tanaka (Master)
清水 愛莉 (学部4年) Airi Shimidzu (Bachelor)
CCUS班:CO2鉱化固定システム  
abbr.  CCUS 
Key Words  CO2 Capture and Sequestration(CCS), CO2 mineralization(CCUS), Slag of Iron and Steel making Process, Industrial Brines from Desalination Plant and Oil and Gas production
members  Corey Adam Myers, Ph.D. (Post Doctoral Researcher)
丁   娆 (研究助手) Ding Rao (Research assistant)
笹川  純 (修士2年) Jun Sasagawa (Master)
橋爪 優祐 (修士2年) Yusuke Hashizume (Master)
阿久津 洸 (修士1年) Hikaru Akutsu (Master)
山下 拓馬 (修士1年) Takuma Yamashita (Master)
LEE, Noah (Master 1st)
大島 光太郎(学部4年) Kotaro Oshima (Bachelor)
渡邊 悠斗 (学部4年) Yuto Watanabe (Bachelor)
SOFC班:燃料電池の三相界面の3Dプリンタによるマイクロファブリケーション(電気化学的部分酸化による廃熱のエクセルギー再生に関する研究)
abbr.  SOFC
Key Words  SOFC, Triple Phase Boundary, Microfablication, 3-D printer, Nano fluid, Methane, GDC/Ni/LSCF, Electrochemical Partial Oxidation, Exergy, Heat Recovery 
members  川上 勇人 (修士2年) Yuto Kawakami (Master)
松岡 俊秀 (修士2年) Toshihide Matsuoka (Master)
柳澤 拓真 (学部4年) Takuma Yanagisawa (Bachelor)
ACRES班:SMART製鉄システム, ACRES, CO2再生,CO循環吹き込み,酸素高炉,炭素循環,ポリプロダクション,炉体放散熱の化学再生システム,TCR ,カーボンブラック生成 
abbr.  ACRES
Key Words  CO recycle, CO2 reduction, Slag Heat Recovery, Exergy, Active Carbon Recycle Iron Making Process, Thermochemical Recuperation, Exergy System Design, Renewable Energy, Biomass, Poly-production
High-Temperature Unused Heat Recovery, Glass Melting Furnace, Thermochemical Recuperation, CHEMKIN, Alumina tube without Metal Catalyst, Chemically Recuperated Gas Turbine, Carbon Powder Production 
members  片岡 亮馬 (修士1年) Ryoma Kataoka (Master)
SAH2班:ガスタービンコンバインドサイクルの脱硝システム,シビアアクシデント時の水素処理システム  
abbr.  SAH2
Key Words  Hydrogen oxidation system, Nuclear Power Plant, Gas Turbine Combined Cycle, De-NOx
members  中村浩太郎 (博士3年) Kotaro Nakamura (Doctoral course 3rd year)
久保田 純平(学部4年) Junpei Kubota (Bachelor)
ESD班:エクセルギーシステム設計,バイオマスの蓄熱輸送システム, ESD
abbr.  ESD
Key Words  Unused heat utilization, Exergy System Design, Heat Storage and Transport Material, Renewable Energy, Biomass 
members  藤井 祥万 (東京大学) Shoma Fujii, Ph.D. (Visiting Researcher, The University of Tokyo)
宮川 大河 (修士2年) Taiga Miyagawa (Master)
齋藤 壮呉 (学部4年) Sogo Saito (Bachelor)
ACCS班:ボイラ排ガスの化学吸収液法による脱炭酸システムの研究
abbr.  ACCS 
Key Words  CO2 Capture and Separation, Amines, Aqueous Solution
members  磯谷 浩孝 (博士1年) Hirotaka Isogai (Doctoral course 1st year)
有川 大悟 (修士2年) Daigo Arikawa (Master)
石原 学美 (修士2年) Manami Ishihara (Master)
河原塚 康太(修士1年) Kota Kawarazuka (Master)
毛 孟傑  (修士1年) Mengchieh Mao  (Master)
齊藤 拓海 (学部4年) Takumi Saito (Bachelor)

これまでの進路

中垣研究室の就職先は研究と直結しており,主に電力・エネルギーインフラ,重工・重電などの機械メーカーが中心です.

    
2007年度 発足 B3が研究室に配属
2008年度 日立製作所,東芝
2009年度 日立GEニュークリア,シマノ,トヨタ自動車,豊田自動織機,三菱重工業,IHIマリンユナイテッド,キャノン
2010年度 三菱重工業,HOYA,電力中央研究所,日産車体,東京電力,NHK
2011年度出光興産,大阪ガス,東芝,千代田化工建設,ジャトコ,IHI,三菱電機,日立
2012年度トヨタ自動車,東芝,出光興産,新日鉄住金エンジニアリング,三菱自動車,パナソニック,三菱電機,東芝三菱産業システム
2013年度JX日鉱日石エネルギー,出光興産,半導体エネルギー研究所,帝国石油開発,三菱電機,豊田自動織機,筑波大学大学院
2014年度 JX日鉱日石エネルギー,出光興産,三菱日立パワーシステムズ,パナソニック,北陸ガス,神戸製鋼所,ミネソタ州立大学大学院
2015年度 博士後期課程進学(2名),三菱電機,JX日鉱日石エネルギー,日本総合研究所,東邦ガス,大阪ガス,ダイキン工業,JFE商事
2016年度 電源開発,JFEスチール,三菱電機,JFEエンジニアリング,コマツ,ダイキン工業,レシップホールディングス,広島銀行
2017年度 日立造船,JFEスチール,MHPS,JFEエンジニアリング,出光興産,YKK,中冶赛迪集团有限公司(CISDI GROUP CO., LTD),ダイキン工業,三菱電機エンジニアリング,東武鉄道,五藤光学研究所
2018年度 博士後期課程進学,日立製作所,東京ガス,出光興産,川崎重工業,旭化成,ダイキン工業,日産自動車,パイオニア,横浜市役所(公務員)
2019年度 早稲田大学(理工総研 次席研究員),東京大学(プラチナ研究機構 助教),博士後期課程進学,みずほ情報総研,JR東日本,出光興産,JXTG,三菱電機,東京エレクトロン,(株)GIFT,シンプレクス(株),(株)エニシフルコンサルティング
2020年度 日本製鉄,パナソニック,千代田化工建設,三菱電機,早稲田大学研究助手,日立製作所,NTTファシリティーズ,出光興産,住友電気工業,(株)アイエスエフネット

コロナ禍の中,大学院修了式と学部卒業式をなんとか実施できてよかったですね。

51号館”塔”の前,修了生を満開の桜が祝福してくれました。


研究室の前,学部卒業生と。2名就職,8名進学です。

On March 16 at 1:30 (+9 GMT, midnight), 2021, Dr. Corey Myers made a presentation entitled "Negative emissions using Mg sourced from desalination brine or evaporite deposits" at 15th International "Virtual" Conference on Greenhouse Gas Control Technologies GHGT-15 hosted by IEAGHG and Khalifa University, UAE.

博士課程1年の磯谷君も同じ3/16の深夜1:10から口頭発表で”Holistic Approach to Understanding and Managing Amine Degradation during Post-combustion CO2 Capture Operation”のタイトルで発表しました。


学位授与式の代替イベントが9月21日に開催,リーディング大学院で学位を取得した藤井祥万君(現東京大学プラチナ研究機構)が大隈講堂前でフォトジェニックな1枚を送ってくれました。感無量です。



同期の学友と共に。

卒論発表が2月5日13時~,修論発表審査会が2月8日10時~に開催され,B4の9名とM2の7名が無事通過しました。

終了後,M2の7名と晴れやかな記念撮影(図書館前).全員とても良い修士論文になりました.

修論発表審査会:製糖工場の未利用熱蓄熱輸送システムの研究~技術経済分析に基づくシステム設計と蓄熱コストの低減~
(阿部弥生さん)

卒論発表:3Dプリンタを用いた三相界面実装SOFCにおけるアノード基板改良による拡散抵抗の低減
(川上勇人君)

博士論文公聴会を1月30日に開催,リーディング大学院L5の藤井祥万君が2時間にわたる発表と質疑を無事終えました。ご出席いただいた新光糖業の中西様,濱田様,東京大学の小原先生,菊池先生,兼松先生はじめ,皆様どうもありがとうございました。

ICOPE19が中国・昆明で開催され,中村浩太郎君が発表しました。

APPChE 2019 が札幌コンベンションセンターで開催され,松井瑛尚君がExcellent Poster Awardを受賞しました。

Courtesy: Endo-san, IHI

On September 19th, 2019, Corey Myers made a presentation entitled "Rapid gas-solid CO2 capture and mineralization of iron and steel making flue gas with slag" at 5th Post Combustion Capture Conference hosted by IEAGHG and RITE.

On September 15th, 2019, Corey Myers received his Doctoral Degree Diploma. He accomplished his dissertation composed of nine chapters by 360 pages with great effort. Congratulations!
He stays our laboratory as a research assistant and continues CO2 mineralization research to implement with relevant industries.

2019年夏 ユニラブ(本庄早稲田と西早稲田キャンパスにて)
 
B3がゼミナールの一環として参加した「水飲み鳥の不思議を探ろう!」のプログラムでは,昔からあるCapillary pumpを利用したおもちゃを交錯してもらいました。仕組みは単純ですが,意外にも早く動作させようとするには重力とのバランスにコツが要ります。参加した子供さんも楽しみながら,「水環境と自然エネルギー」について学んでもらいました.

On June 7th, 2019, Ph.D. thesis defense of Corey Myers was held. His dissertation title is "Gigatonne-scale reduction of CO2 emissions via mineralization using iron and steel slags". Dr. Maruoka, IMRAM-Tohoku University, Dr. Kobayashi, Kobelco, Prof. Katsuta (Waseda University, One of Referees) and many other students attended and discussed his enormous research results.

2019年2月6日 卒業論文・計画発表,2月7日 修論審査発表会

総合図書館にてM2全員と記念撮影  この年のM2は特によくやりました.   
固液分離プロセスにおける新規促進剤の探索と実験的評価

2018年11月29-30日 北海道電力砂川火力発電所・石炭博物館・日本CCS調査㈱ 苫小牧CO2分離回収貯留実証試験設備見学
 
2018年11月末,北海道砂川市,夕張市,苫小牧市にCCS研究チーム7名で見学に行きました.初日は降雪もあり北海道の初冬らしいお天気でした.北海道電力(北海道電力,夕張市,日本CCS調査の皆様,誠にありがとうございました).

On October 21-26, 14th International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies (GHGT-14) was held at the Melbourne Conference and Exhibition Centre, Australia.

On October 3-5, International Sustainable Energy Conference (ISEC2018) was held at Congress Graz, Austria.

On August 10-15, 16th International Heat Transfer Conference was held at the China National Convention Center (CNCC) in Beijing, China.
 His 2 minutes flash presentation and poster of paper-ID 22437 (Courtesy: Prof. Koji Matsubara, Niigata Univ.)

2018年夏 ユニラブ(本庄早稲田と西早稲田キャンパスにて)
 
本庄早稲田キャンパスにて工作に没頭.           西早稲田では,14個もの錘を載せた強者もいました.

B3がゼミナールの一環として参加した「空気の力でカップ麺のどんぶりをUFOに変身させよう!」のプログラムでは,紙製のどんぶり,プロペラ,モーターと電池を使ったホバークラフトの工作の後,錘の搭載重量を競うコンペを楽しみながら,「摩擦低減」について学んでもらいました.

2018年3月24日 卒業式・修了式

修了生の晴れやかな姿.行く先々でCO2排出量を削減してくれることでしょう.

化学工学会受賞の再授与(TCR,藤田和昌君)      修論発表Best Presentation Award(LIB,山田章太君)
 
日本機械学会 畠山賞(磯谷浩孝君)         将来のエネルギー技術を担う美しき精鋭と

  

2018年2月7日 卒業論文・計画発表,2月8日 修論審査発表会

大隈講堂の前で中垣研M2の精鋭たちと記念撮影     
3DプリンタによるSOFC三相界面微細構造の作製

    

2018年1月30日 CCS/CCUS meeting in Waseda University開催

ScotlandよりRobert Gordon UniversityのProf. Leslie James Mabonに訪問いただいて,CCSの社会実装に関するDiscussionを行いました.Mabon先生は人口17万人の苫小牧市のPublic Acceptanceの下,大規模実証事業が滞りなく進められている社会科学的な背景を研究されており,当研究室のCCS/CCUS研究メンバーにも目を開かせる有益な示唆のあるMeetingを実施できました.
Lecture and short presentation from Dr Mabon
"A case study of the Tomakomai CCS Demonstration Project"
Short presentation from Waseda: Corey Myers, Ph.D candidate
"Profitable CCUS using slag of iron and steel making / brine of desalination plants "
Discussion about "Prospects for deployment of full-scale CCS/CCUS in Japan"

2017年12月 大崎クールジェン㈱ 酸素吹きIGCC(石炭ガス化ガス複合発電所)見学

2017年12月,広島県大崎上島(正確にはそこから橋で渡った長島)に,CCS班,CCUS班,ACRES班を中心としたCCS研究チーム8名で見学に行きました.快晴に恵まれ,竹原港からのフェリーとそこからの瀬戸内海の景色も素晴らしいものでした.若松で培ったEAGLE炉をガス化炉とする酸素吹きIGCCは16.6万kW,第2期として石炭ガス化ガスから燃焼前分離でCO2を15%ほど分離回収する設備を計画中です.さらにSOFCと組み合わせたIGFCの実証も予定されています.学生は皆,興味津々のため,時間延長して質問攻めにしていました.(中村様はじめ,ご担当いただいた皆様,ありがとうございました).

2017年11月 日本CCS調査㈱ 苫小牧CO2分離回収貯留実証試験設備見学
 
2017年11月,北海道苫小牧市にCCS班,CCUS班,ACRES班を中心としたCCS研究チーム8名で見学に行きました.朝晩は既に氷点下の気温でしたが,当日に降雪はなくまずまずのお天気でした.学生は何度か講義で聞いた苫小牧の設備をはじめて訪れ,熱心に質問していました.(小島所長はじめ,ご担当いただいた皆様,ありがとうございました).最も高い塔が出光興産のPSAオフガス(CO2濃度約50%)からのCO2を分離する吸収塔です.

2017年夏 ユニラブ(本庄早稲田と西早稲田キャンパスにて)
 
B3がゼミナールの一環として参加した「ゴムの力でヘリコプターを飛ばそう」のプログラムでは,紙コップ,針金,ストロー,輪ゴムを使ったちょっと難しい工作の後,飛行距離を競うコンペを楽しみながら,不安定な自然変動電源の「エネルギーストレージ技術」について学んでもらいました.

2017年3月24日,新たな船出

2017年3月24日,小野梓記念賞(学術賞)受賞

2017年2月9日 修士論文審査日.7名無事通過しました.
CO2吸収セラミックスの形状設計に関する研究
2017年2月8日 卒業論文・計画 発表日.
リチウムシリケート(CO2吸収材)の研究

On July 30, 2016, Master thesis of mechanical engineering (Spring semester) Qualification Exam was jointly organized by CSE and WEEE. MYERS, Corey has passed with a rating of very excellent. He received his Master of Mechanical Engineering on September 17, 2016, and also was awarded the grand prize in the QE.
Title: Reducing the Carbon Footprint of the Iron and Steel Making Industry -Separation and Conversion of Constituent Elements of Slag-


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