サブ課題Cエネルギー・資源の有効利用　– 化学エネルギー

サブ課題Cでは、資源・環境の観点から、メタンハイドレートの効率的な融解、触媒の高性能化、CO₂分離・回収技術の発展に貢献すべく計算科学を用いた研究を進めています。
メタンハイドレートを発掘し、地上に取り出す過程の海水中でのメタンハイドレートの融解について、分子間に働く力から分子の動きを計算する分子動力学ソフトMODYLASなどを使って解析しています。
次に、化学反応がどのように起こるかを計算する反応経路自動探索法GRRMに、サブ課題Aで開発する大規模系の電子状態を精度よく計算するNTChemを合体させて実用的問題に適用させる研究開発を進めています。併せて、白金（希少金属）を使わない燃料電池用の新しい触媒などの研究も行っています。
さらに、温室効果ガスのひとつであるCO₂の分離・回収に関して、その効率化やコスト削減を取り上げ、大規模量子化学計算による化学反応を伴う分子動力学シミュレーションを実現したDC-DFTB-Kを用いて、CO₂吸収・放出反応のメカニズムおよび性質を明らかにすることに取り組んでいます。また、吸収剤の改良や新しい吸収材料についても研究しています。

これらの課題に関して、実験では決して見ることができない分子の動きや反応の様子を見るために、世界最先端の理論・計算手法をそれぞれのシミュレータとして開発整備しています。各シミュレータとポスト｢京｣の強力な計算パワーを使って、化学エネルギーの創成から消費に至る過程において、資源利用の効率化や環境改善への指針を提供することが目標です。

化学エネルギー創成から消費に至る過程において、メタンやCO₂の分離・回収、貯蔵、触媒反応によるエネルギー・資源の有効利用に関わる基盤技術を開発し、高効率な分離・回収、貯蔵、相互変換法の実用への橋渡しとするための指針を提供します。そのために、電子状態理論と分子動力学法（MD）を基盤とした統合シミュレーション技術を構築し、実用的な物質設計に向けて分子レベルからの指針を提供します。こうした貢献によって、エネルギー多消費型の工業プロセスの革新を目指すものです。化学エネルギーを対象とする本サブ課題は、ハイドレート、触媒、CO₂分離・回収という３点から構成されています。

これまでの成果をご紹介します（2018年03月現在）。

平成29年度は以下の研究開発を連携し実施します。

平成31年度までのシミュレーション技術の確立と実証と先行的成果の創出に向けて、年度ごとに目標を立てて研究開発に取り組んでいます。