能村 貴宏 (ノムラ タカヒロ)

工学研究院 附属エネルギー・マテリアル融合領域研究センター エネルギーメディア変換材料分野教授
Last Updated :2026/02/04

■研究者基本情報

学位

  • 博士(工学), 北海道大学

Researchmap個人ページ

研究者番号

  • 50714523

研究キーワード

  • 省エネルギー
  • 熱輸送
  • エネルギー高効率化
  • 金属物性
  • セラミックス
  • 新エネルギー
  • 蓄熱

研究分野

  • ナノテク・材料, エネルギー化学

担当教育組織

■経歴

経歴

  • 2015年
    北海道大学, 工学(系)研究科(研究院)

■研究活動情報

論文

その他活動・業績

講演・口頭発表等

  • Ca2RuO4の粒径と構造転移の関係性               
    棚橋 慧太, 能村 貴宏, 延兼 啓純, 迫田 將仁, 丹田 聡, 秋山 友宏
    応用物理学会秋季学術講演会, 2019年09月19日, ポスター発表
    [国内会議]
  • 未利用熱有効利用のためのZn-Al合金相変化マイクロカプセル               
    川口貴大, 樫山康平, 長俊介, 坂井浩紀, 盛楠, 秋山友宏, 能村貴宏
    日本鉄鋼協会 第178回秋季講演大会, 2019年09月12日, ポスター発表
    [国内会議]
  • CO2メタネーションの温度制御に向けたNi担持相変化マイクロカプセルの表面改質               
    高橋達也, 小出浩明, 坂井浩紀, 盛楠、Ade Kurniawan, 秋山友宏, 能村貴宏
    日本鉄鋼協会 第178回秋季講演大会, 2019年09月12日, ポスター発表
    [国内会議]
  • Pt粉末添加による酸素吸蔵材料Ca2AlMnO5の吸蔵特性改善               
    佐藤亜由夢, 阿部圭祐, 齊藤元貴, 能村貴宏, 秋山友宏
    令和元年度鉄鋼協会北海道支部サマーセッション, 2019年07月05日, ポスター発表
    [国内会議]
  • 潜熱/化学蓄熱機能を有するハイブリッド材料の開発               
    小出浩明, 高橋達也, 坂井浩紀, 能村貴宏, 秋山友宏
    日本鉄鋼協会日本金属学会両支部合同サマーセッション, 2019年07月05日
    [国内会議]
  • マイクロカプセルPCMを用いた反応熱制御技術の検討               
    能村貴宏, SHENG Nan, 坂井浩紀, 高橋達也, 秋山友宏
    第56回 日本伝熱シンポジウム, 2019年05月31日
    [国内会議]
  • 潜熱蓄熱マイクロカプセルを主原料とした蓄熱ペレットの作製               
    坂井浩紀, 芳賀美紀, 長谷川裕太, 盛楠, 秋山友宏, 能村貴宏
    日本鉄鋼協会 第177回春季講演大会, 2019年03月20日
    [国内会議]

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 熱・化学・CO2ルーピングによるエネルギーレス酸素置換/CO2回収システムの開発
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2026年03月31日
    能村 貴宏, 國貞 雄治, 坂口 紀史
    日本学術振興会, 基盤研究(A), 北海道大学, 22H00306
  • 急速蓄熱放熱が可能なPCM粒子を用いた流動層蓄熱部とバイオマス発電システムの構築
    科学研究費助成事業
    2022年04月01日 - 2025年03月31日
    伏見 千尋, 能村 貴宏, 池上 貴志
    日本学術振興会, 基盤研究(C), 東京農工大学, 22K04815
  • 蓄熱触媒によるエクセルギー再生コプロダクション               
    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
    2022年06月 - 2024年03月
    能村 貴宏, 國貞 雄治
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 22K18993
  • マイクロスケール反応熱循環機構を持つエクセルギー再生型酸素製造デバイスの開発
    科学研究費助成事業
    2019年04月01日 - 2022年03月31日
    能村 貴宏, 國貞 雄治, 坂口 紀史, 秋山 友宏
    空気から純酸素利用への転換が産業の省エネ・CO2排出削減に必須である。しかし、深冷分離法による酸素製造はエネルギー過剰消費プロセスであり、新たな技術が求められている。そこで本研究では、省エネルギー酸素製造プロセスとして、圧力スウィング吸着法に着目し、マイクロスケール反応熱循環機構を持つ酸素製造デバイスの開発を目的とした。成果として、酸素吸脱蔵時にヒステリシスの無い新たな酸素吸蔵材料の合成に成功した。また、酸素吸蔵材料と潜熱蓄熱材料からなる反応熱制御デバイスを開発し、酸素吸脱蔵時における反応熱制御・循環機能を確認した。
    日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 19H02653
  • 蓄熱工学を基盤としたナノ・マイクロスケールの触媒反応熱制御技術の創成
    科学研究費助成事業
    2019年06月28日 - 2021年03月31日
    能村 貴宏, 國貞 雄治
    本研究では、触媒/担体/相変化マイクロカプセルがナノ・マイクロスケールで一体化した反応熱制御デバイスの開発を目的とした。開発の基礎として、触媒そのもの、または触媒と複合酸化物などから構成される触媒担体が一体化した材料を、MEPCMのシェル表面に担持またはコーティングする技術を検討した。多様な反応系が考えられたが、CO2の有効利用技術として注目されているCO2メタネーション反応をターゲットとして材料を調整し、その特性を評価した。その結果、Ni担持相変化マイクロカプセル等のデバイスの開発に成功した。このデバイスはCO2メタネーションの反応熱を迅速に吸収することを確認した。
    日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 19K22224
  • 次世代高温潜熱蓄熱・熱輸送技術の確立
    科学研究費助成事業
    2015年04月01日 - 2019年03月31日
    能村 貴宏
    本研究では、相変化物質(PCM:Phase Change Material)の固液相変化潜熱を利用して、高密度蓄熱・一定温度熱供給が可能な潜熱蓄熱を基盤とした、高温蓄熱・熱輸送技術の確立を目指した。特に高蓄熱密度・迅速熱応答性・高温潜熱蓄熱熱輸送粒子=マイクロカプセルPCMの開発を主目的とした。検討の結果、Al基合金を中心とする合金においてPCMマイクロカプセルの開発に成功し、使用温度領域のラインナップを拡大できた。 また、他の材料とマイクロカプセルのコンポジット化により、ペレットやミリサイズの粒子などのバルク蓄熱材料への展開および触媒反応プロセスへの用途展開が可能となった。
    日本学術振興会, 若手研究(A), 北海道大学, 15H05567
  • 第三世代「ガラス化利用型」潜熱蓄熱技術の創成
    科学研究費助成事業
    2014年04月01日 - 2016年03月31日
    能村 貴宏, 秋山 友宏
    相変化物質(PCM:Phase Change Material)の固液相変化潜熱を利用する潜熱蓄熱技術は高密度蓄熱、一定温度熱供給が可能である。そのため、排熱回収や太陽熱利用に最適な蓄熱技術である。しかし、既往の潜熱蓄熱法は長期間の熱貯蔵が不可能かつ液体状態のPCMで熱貯蔵するため、カプセル化技術が必須である。そこで、本研究では、ガラス化現象を潜熱蓄熱に応用し、カプセルレス熱輸送を実現する第三世代「ガラス化利用型」潜熱蓄熱技術の創成を目的とした。その結果、本コンセプトを実現し得る、糖アルコール系ガラス化PCMを新たに見出した。また、本コンセプトを実現しうる熱輸送プロセスを提案できた。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, 26630491
  • 合金系潜熱蓄熱材を用いた高温未利用熱の有効活用
    科学研究費助成事業
    2013年08月30日 - 2015年03月31日
    能村 貴宏
    本研年度は、500度超に融点を持つAl-Si系合金PCMの開発を目的とした。具体的には、①Al-Si系合金の熱物性調査、②Al-Si系合金と代表的耐熱材料との腐食性試験を実施した。
    ①Al-Si系合金の熱物性調査:Siは融解時の体積膨張率が負(-9.6%)のため、合金元素として添加することで、PCM候補材の融解時体積膨張率を低く制御可能であり、PCMとしての実用上極めて有利となる。そこで、本研究ではAl-12wt%Si、Al-17wt%Si、Al-20wt%Si、Al-25wt%Si、Al-30wt%SiをPCM候補として、その蓄熱性能を測定した。その結果、共晶組成近傍のAl-12wt%Siの潜熱量は0.5 MJ/kgであり、PCMとして極めて有望であった。また、過共晶組成であるAl-25wt%SiとAl-30wt%Siの蓄熱量可能量500度から800度の範囲で測定したところ、1MJ/kg以上の値を示した。過共晶領域では、温度の降下と共に連続的にSiの初晶が析出するため、この結晶化潜熱が液相、固相の比熱に上乗せされ、見掛け上大きな比熱として観察される。従来のPCMは液体比熱が小さく、融点または共晶点付近での蓄熱のみに温度範囲が限定されていた。一方、過共晶領域にまで組成範囲を広げることで、より広い温度範囲で効率的に高密度蓄熱が可能となることが明らかとなった。
    ②Al-Si系合金と代表的耐熱材料の腐食性試験:Al-Si系合金SiとAl2O3、SiCとの腐食性を、真空雰囲気下で、1000度の合金溶湯中に、試験片を100h浸漬することで評価した。Al-Si系合金PCM候補として、Al-25wt%Siの他にAC9A、ADC12等の規格合金も検討した。その結果、Al2O3は検討した合金PCM候補に対して腐食されず、PCM用の構造材として極めて有望であった。
    日本学術振興会, 研究活動スタート支援, 北海道大学, 25889002
  • 潜熱蓄熱輸送によるコンビナートの再構築及び超広域熱輸送システムの開発
    科学研究費助成事業
    2010年 - 2012年
    能村 貴宏
    1)実現可能なコンビナートモデルの開発
    製鉄所内のシステム解析を検討した結果として、廃熱を有効利用可能な新規製鉄システムを提案し、その可能性を調査した。
    製鉄所では,コークス製造過程において、高温のタール含有COGが副産されるが、熱回収できず、冷却によりCOGとタールに分離している.一方、高品位炭、鉱石の枯渇が深刻であり、低品位鉱石の有効利用法確立が切望されている。
    本研究では、COGのタールを化学気相浸透法(CVI)により低品位多孔質鉱石細孔内へ析出させ,炭素含有部分還元鉱を製造するCVI製鉄法を提案し、熱・物質シミュレーションにより,CVI製鉄法を用いた場合の鉄鉱石還元に利用するコークス量(Reducing Agent Ratio : RAR, 単位 : kg-cokes/t-pig iron)削減効果及びシステム成立条件を調査した.
    本提案のCVI製鉄法はCOG廃熱を利用してタールを多孔質鉄鉱石に炭素として転換可能である.また,COG中に含まれる水素,一酸化炭素,メタン等の還元性ガスにより,鉄鉱石中の酸化鉄を部分的に還元する.従って,COG廃熱とタールの化学エネルギーを用いた炭素,鉄鉱石の複合材料が製造できる。解析の結果、本提案システムはRARを最大12%削減可能であった。
    2)潜熱熱蓄熱材の過冷却制御法の開発
    過剰な過冷却は、潜熱放熱時の放出潜熱量の低下を引き起こす。また、潜熱蓄熱材の蓄放熱温度は、使用材料に固有の物性値であり、幅広い温度域を持つ廃熱回収へ適用する場合、多数の潜熱蓄熱材が必要となる。本研究では、ナノオーダーの多孔質材料に潜熱蓄熱材を含浸担持させることで、潜熱蓄熱材の過冷却度及び相変化温度を制御可能であることを見出した。特に、細孔径を小さくするほど、潜熱蓄熱材の融点は低下し、多孔質材の細孔により、融点を自在に制御可能であった。
    日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 北海道大学, 10J02940

産業財産権

  • 蓄熱体
    特許権, 秋山 友宏, 沖中 憲之, 能村 貴宏, 国立大学法人北海道大学
    特願2013-540793, 2012年10月24日
    特許第6057184号
    2016年12月16日
    201703012087824817
  • 高炉送風方法及び高炉送風設備
    特許権, 村井 亮太, 小川 直孝, 松野 英寿, 秋山 友宏, 能村 貴宏, JFEスチール株式会社
    特願2015-071451, 2015年03月31日
    特開2016-191110, 2016年11月10日
    201603014567666990
  • 蓄熱材の使用・保存方法および蓄熱・熱供給システム
    特許権, 秋山 友宏, 能村 貴宏, 相良 昭人, 沖中 憲之, 朱 春宇, JSR株式会社, 国立大学法人北海道大学
    特願2014-200098, 2014年09月30日
    特開2016-069510, 2016年05月09日
    201603006904387222
  • 金属含有ナノ粒子の製造方法
    特許権, 秋山 友宏, 朱 春宇, 齊藤 元貴, 能村 貴宏, 中津川 勲, 中田 成, 国立大学法人北海道大学, 株式会社燃焼合成
    特願2014-087652, 2014年04月21日
    特開2015-207469, 2015年11月19日
    201503012461687433
  • 潜熱蓄熱体、潜熱蓄熱体の製造方法、および、熱交換材料
    特許権, 秋山 友宏, 能村 貴宏, 相良 昭人, 沖中 憲之, 朱 春宇, 国立大学法人北海道大学
    JP2015002204, 2015年04月23日
    WO2015-162929, 2015年10月29日
    201703015401892570
  • 蓄熱体
    特許権, 秋山 友宏, 沖中 憲之, 能村 貴宏, 国立大学法人北海道大学
    JP2012077395, 2012年10月24日
    WO2013-061978, 2013年05月02日
    201503029377492790

主な担当授業

  • 材料科学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • エクセルギー工学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • エクセルギー工学特論, 2024年, 修士課程, 工学院
  • 材料科学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • エクセルギー工学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • エクセルギー工学特論, 2024年, 博士後期課程, 工学院
  • 環境と人間, 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 一般教育演習(フレッシュマンセミナー), 2024年, 学士課程, 全学教育
  • 材料工学演習Ⅲ, 2024年, 学士課程, 工学部
  • 材料科学基礎英語, 2024年, 学士課程, 工学部
  • マテリアルプロセス工学, 2024年, 学士課程, 工学部